基于改进Burgers模型下巷道围岩蠕变规律研究.pdf

第! 卷第# 期 武’ 汉’ 工’ 业’ 学’ 院’ 学’ 报 ;). !=) # !$$% 年 月 ()*+,-.’ )/’ 0*1-,’ 2).34561,76’ 8,795+:743 5? !$$% 文章编号：A$$ C DEEA（!$$% ）$#@$$B!@$D 基于改进!#$%# 模型下巷道围岩蠕变规律研究 A A A，! 张传成 ，刘建军 ，薛’ 强 （AF 武汉工业学院土木工程系，湖北 武汉D#$$!# ；! F 中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北 武汉D#$$B A） 摘’ 要：从常规试验数据出发，基于改进的G*+H5+: 模型对吕家坨矿巷道围岩的应力—应变关 系的时间依存性进行了数值模拟计算，得出了与观测相近的结果。通过计算结果和观测结果 的对比分析，探讨了该计算模型的合理性和可行性。 关键词：粘弹塑性；高应力；本构方程；数值模拟 中图分类号： I; B#AF % ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ 文献标识码：J ’( 引言 )( 改进的!#$%# 模型 目前，随着资源开采深度的不断增加，在高应力 G*+H5+: 模型描述的蠕变规律是粘弹性的，对于 作用下巷道围岩的蠕变问题已经成为巷道控制的难 普通煤岩G*+H5+: 模型具有的特征能很好的描述这 题，处于高应力作用下巷道，其围岩的特点是围岩内 种煤岩的蠕变规律。但是如果巷道的埋深较大，巷 层理、节理、裂隙等弱面极其发育，巷道围岩活动非 道围岩处于高应力作用下，有时甚至达到了岩体本 常剧烈，巷道断面收缩严重、维修工作量大、费用高， 身的强度极限，岩体本身的塑性变形很大。在这种 同时还需要多次翻修支护。这不仅造成直接支护成 情况下采用G*+H5+: 模型已不能准确地描述巷道围 本的增加，而且还严重给矿井安全及煤矿生产经营 岩的蠕变情况。为此，在G*+H5+: 模型的基础上组合 效益的提高带来恶劣的影响。因此深入研究高应力 上一个库仑—摩尔模型，这相当于在粘弹性模型的 下巷道围岩的蠕变规律，对实现煤矿安全生产和高 基础上增加了一个塑性体。煤岩体是处于弹性状态 产高效目标均具有重要的意义。 还是处于塑性状态用摩尔—库仑准则来判断。 吕家坨矿巷道蠕变现象明显，为此吕家坨矿在 在改进的G*+H5+: 模型中由M5.97, 体、N-OP5.. !$$! 年对埋深为C $K 的一条巷道进行了观测， ! # 体和塑性体组成，分别用上标 ，，表示。 观测的方法从里向外依次设置三个测面分别定义为 总应变率增量： 一、二、三测面，一测面到二测面的距离为! F AK ，二 !$ Q !$’ R !$ R !$# （A ） 测面到三测面的距离为! F !K 。在每个测面上再分 % % % % M5.97, 体增量： 别设置两条测线。在测线的位置上测出顶、底板相