FLAC3D中岩石能量耗散模型的开发与应用

• 作者: 王猛 宋子枫 郑冬杰 神文龙 勾攀峰 韦四江
• 来源期刊: 煤炭学报
• 关键词: 岩石 能量耗散 FLAC3D 2次开发 破坏路径
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 所属期刊栏目: 采矿理论与工程
• 页码范围: 2565-2573
• 页数: 9页
• 分类号: TD322
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2020.0628

摘要

岩石破坏是能量驱动下的一种状态失稳现象,从能量角度描述岩石强度及变形行为是评价工程岩体安全和稳定性的有效途径之一.为增加能量理论模型分析工程问题时的适用性,准确描述工程岩体变形破坏全过程能量实时演化及分配规律,利用GCTS岩石力学试验系统,开展了常规单、三轴力学试验,结合能量守恒和有限差分理论,推导了岩石弹性能和耗散能的有限差分方程式,采用FISH语言编制了能量耗散模型的有限差分程序,实现了对FLAC3D应变软化模型的二次开发,补充了软件能量计算模块.通过不同围压下岩石室内试验和数值模拟结果对比分析得到:开发的能量耗散模型能有效描述岩石峰后变形特征及破坏路径,可用于研究工程岩体峰后大变形行为,但对峰前压密和塑性变形阶段的描述需谨慎.利用开发模型进一步讨论了深部巷道变形破坏全过程围岩耗散能演化规律,结果表明围岩耗散能集中区与巷道主破坏位置基本吻合,依据耗散能密度可量化巷道围岩压剪破坏程度,评估峰后损伤围岩稳定性,有效弥补了传统采用塑性区定性判别巷道围岩变形破坏及其稳定性时的不足.岩石能量耗散模型在FLAC3D中的应用,扩展了软件适用范围,研究成果不仅可准确定位工程岩体主破坏位置,同时依据耗散能分布密度可量化评估围岩稳定性,为巷道大变形预测预报及加固方案设计提供了 一条新途径.