离散元法深度巷道层状围岩稳定性研究：支护优化与成拱特性

该篇论文《基于离散元方法的深部巷道层状围岩稳定特性研究》由中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室的苏士龙、杜跃等人合作完成，发表于2020年2月的《采矿与岩层控制工程学报》第2卷第1期。文章主要探讨了利用块体离散元方法UDEC进行深部巷道层状围岩稳定性研究的深入实践。 研究首先通过细致的细观参数校验和无支护状态下宏观物理-数值模型的对比，构建了一个精确的深部层状围岩巷道模型。这一步旨在确保模型的精度和可靠性，以便后续的分析能够反映出实际工程中的真实情况。接着，论文着重分析了四种不同的支护方案——锚杆、锚索、喷射混凝土和工字钢，对巷道层状围岩的承载特性和变形破坏特征产生的影响。 作者发现，所有支护方式都会导致巷道顶部和两侧出现应力集中区域，这是由于巷道开挖引起的岩石应力重分布的结果。然而，通过对比，他们观察到采用锚杆、锚索、喷射混凝土和工字钢组合的支护方式（即复合支护）能显著减小巷道表面的收敛程度以及围岩的位移，从而展现出最优的支护效果，对围岩的控制最为有效。这意味着这种复合支护方式可以有效防止或延缓层状围岩的垮塌，保障巷道的安全性。 论文的关键点在于离散元方法的应用，这是一种强大的数值模拟工具，能模拟复杂地质条件下巷道的力学行为。同时，研究结果对于实际工程中的矩形巷道层状围岩稳定性控制具有重要的指导意义，为工程师提供了科学的支护策略选择依据。 这篇论文不仅深入探讨了离散元法在深部巷道稳定性分析中的作用，还揭示了不同支护方案的实际效果，为提高深部巷道施工的安全性和经济效益提供了理论支持。