基于塑性扩张的岩石变参数蠕变损伤模型与工程应用

• 作者: 万文 唐劲舟 李树清 袁超 赵延林 马文豪
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 塑性扩张 蠕变变形 变参数蠕变模型 数值模拟
• 年，卷（期）: 2016,（12）
• 页码范围: 2951-2959
• 分类号: TD313
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2016.1121

摘要

为研究岩石蠕变损伤过程与围岩塑性区扩展之间的内在联系,建立基于塑性扩张的变参数蠕变损伤模型(BNMC模型),该模型认为岩石塑性屈服面随蠕变时间动态变化,在σ-τ空间内,强度包络线随蠕变时间的增加而逐渐内移.采用线性插值法对该模型各蠕变参数进行处理,获得任意连续偏应力水平对应的蠕变模型参数,从而实现BNMC模型的数值化.采用该模型对金川二矿区-1 098 m水平中段下盘运输巷的蠕变变形进行数值模拟,对比研究未支护裸巷和喷锚支护巷道的蠕变变形规律.研究发现,未支护裸巷围岩塑性区边界不是一成不变的,而是随时间的发展,塑性区边界逐渐向外扩张,围岩承载力逐渐下降,从而导致围岩加速蠕变显现,巷道蠕变失稳;通过对喷锚支护巷道的蠕变数值模拟结果和多点位移计实测结果的对比,发现数值模拟曲线与实测曲线在走势上基本吻合,但在量值上实测蠕变位移值要略大于数值模拟结果;由于支护与围岩的相互作用,支护在一定程度土改变了围岩的偏应力状态和位移,阻止了围岩塑性区边界扩张,喷锚支护巷道在0 ～ 200 d的蠕变计算时段内,未呈现出加速蠕变性态.