深部软岩巷道支护：应力分布与自稳结构关键

本研究论文深入探讨了深部软岩巷道支护围岩结构的变化规律，主要基于FLAC3D应变软化模型进行分析。研究针对顾桥矿11-2轨道下山的实际工业性实验，关注的重点是深部软岩巷道的围岩分区及其承载机理。 首先，巷道开挖打破了围岩原有的三轴平衡状态，导致应力重新分布。巷道周围形成了四个不同的力学区域：塑性流动区、塑性软化区、塑性硬化区和弹性区。这些区域按照岩石应力场的特性，分别对应着不同的应力状态。塑性区半径附近的径向应力影响着弹性区的应力和位移，形成了一种弹塑性并存的现象，塑性区被视为巷道外部对弹性区施加的压力源。 在巷道稳定状态下，围岩的自稳结构起关键作用。弹性区的围岩主要承载来自深部的压力和支护结构的影响，而塑性区尽管在变形后仍有承载能力，但其在稳定状态下的作用主要在于支护。研究发现，塑性硬化区是围岩支护结构的主体，这意味着在设计支护方案时，必须重点考虑这部分区域的稳定性和保护。 作者利用数值模拟方法，通过FLAC3D有限差分软件对特定场景进行了大变形和失稳模拟。模型设定为圆形巷道，深度880米，半径3米，水平布置，长度50米。模型假设岩体为均匀材料，并采用应变硬化/软化模型来描述材料破坏行为。模型精细划分了28800个单元和30261个节点，边界条件包括零位移底面和侧面，单约束的左右边界，以及全约束的下部边界和自由的上部边界。模型还考虑了上覆岩层的重量作为外载荷。 为了监测巷道围岩的动态响应，模型在巷道顶部、底部和两侧设置了测点，以便详细分析位移变形和应力状态。这些数据对于理解和优化深部软岩巷道的支护策略至关重要，有助于提高巷道的整体稳定性，确保施工安全和长期运行效率。该研究提供了深入理解深部软岩巷道支护工程的关键见解，对软岩巷道的设计和施工具有实际指导意义。