有限元法在巷道掘进数值模拟研究中的应用.pdfVIP

第 10卷 第 6期 矿 业 工 程 2012年 12月 M iningEngineering 59 · 计算机应用 · 有限元法在巷道掘进数值模拟研究中的应用 陈德名 甘仕伟 王冬琳 (1．章源钨业股份有限公司，江西 崇义 341300；2．武汉科技大学，湖北 武汉 430081) 摘要 ：以淘锡坑钨矿区开拓工程为依托，采用 workbench14．0有限元程序对处于大的节理裂隙下巷道 开挖 以及正常情况下开挖进行了数值模拟计算 ，分析了两种开挖情况下的围岩变化规律。结果表明，节理 裂隙大的情况对巷道开挖的影响很小，与正常情况下的开挖支护要求只是略有不 同。 关键词 ：巷道 ；开挖 ；workbenchl4．0 中图分类号：TP311 文献标识码 ：B 文章编号：1671—8550 (2012)06—0059—03 2．1 基本假定 0 引言 在对巷道开挖进行模拟与计算时，主要考虑大的节理裂 矿山开拓过程中，岩体结构组成对巷道开挖有很大的 隙对巷道的影响，弱化其他因素的影响，结合具体情况进行适 影响，大的节理裂隙或结构断层对施工提出不同的要求 ， 当简化 ，因此作出几点假设：1)隧道 围岩视为均质 ，各 向同 对应的支护方式也不尽相 同。淘锡坑钨矿 区北西 向的裂面 性的连续性介质；2)不考虑构造应力的影响，只考虑 自重应 较平直，纵横延伸较大，片理带发育 ，断裂泥和糜棱岩断 力的影响；3)支护的弹性模量、泊松 比等物理量与围岩相同。 续可见，节理裂隙势必对巷道开挖造成影响。在 即将开挖 2．2 建模考虑 的一条巷道侧上方 ，有两条大的节理裂隙，可能对巷道的 选取计算模型时，由圣维南原理可知，巷道对距离其 顺利开挖造成影响。为 了弄清楚这些影响并选取合理的支 3倍跨径区内的影响最大 ，左右两侧约 4～5倍的跨距 ，上 护方式，本文运用 workbench14．0对该区段 的巷道开挖进 部及下部边界约 3倍巷道的高度，均满足边界条件的要求。 行 了数值模拟 。 对于节理裂隙，用不规则连续的孑L洞进行模拟 ，孔洞 的排 列走向与裂隙走向一致。设计资料及隧道设计、施工规范 1 工程概况 选取本次模拟围岩物理力学参数如表 1。 北西向断裂走 向 330。～300。，倾 向北东，倾角约 8O。， 表 1 花 岗岩 的物理力学参数 断裂平直稳定，两壁光滑且有擦痕，略具波状弯曲和膨缩 属性名称 数值 现象，围岩 中可见大致平行的挤压片理，该组断裂力学性 弹性模量 ／GPa 6O．5 质显示压扭特征，均切割南北 向断裂或矿脉 。巷道设计为 泊松 比 ． 0．23 半圆形式，支护采用喷锚支护 。 容重 ／kN ·rrl 27．8 抗压强度 ／MPa 126．8 2 数值模拟 抗拉强度 ／MPa 9．6 Workbenchl4．0是ANSYS必威体育精装版推出的工程仿真