混凝土结构软岩大巷断裂过程非线性数值模拟

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2000.05.002 第22卷第5期 北京科技大学学报 Vol.22 No.5 2000年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2000 混凝土结构软岩大巷断裂过程 非线性数值模拟 来兴平) 蔡美峰) 伍永平2) 1)北京科技大学资源工程学院，北京100083 2)西安科技人学，西安710054 摘要引入断裂力学原理，以某混凝土结构副大巷中复杂结构为研究对象，通过相似模拟实验 和现场观测等手段对有关材料物理力学参数进行识别和修正，结合现场矿压观测结果和相似 材料模拟试验结果，对该巷道内部应力破坏敏感部位的内力和变形机理进行了系统的分析、模 拟计算.研究结果对现场支护设计、维护加固和提高岩层稳定程度具有重要的意义， 关键词非线性：软岩大巷：本构模型：数值模拟 分类号TD32文献标识码：A 近年来，矿山岩体采动影响的理论研究取 得了新的进展"，巷道围岩中存在许多微裂纹、 R=[P0HCcosp[aJ-Ccosp. 通常认为塑性区4→0.5.按塑性区体积变 裂隙和断续节理等，巷道开挖后，这些裂纹、节 形为零条件，推演粘弹一塑性围岩中的位移公 理有可能扩展或连通，造成损伤开裂破坏.研究 式.考虑粘弹一塑性界面上位移协调条件，即： 材料在复杂应力状态下的力学特性，建立新的 眼=R, 计算理论和方法是岩土工程学科的主要研究内 容.90年代以来，主要以三轴试验为基础的三 P,()H(P,+C-cosφ1-sinp)R/R0]-C-cos中， 维本构模型处理空间问题的研究，在我国还是 R()-R.)P+C( PG+C·cos中 近几年的事情.本文引入断裂力学原理对某副 2 sino 大巷加固（主要是锚固）进行过程分析，应用数 x=1-sinφ' y=1/x. 值模拟过程分析方法，结合现场实际观测现象 则得： 与相似材料模拟的试验结果，对巷道围岩的变 40-91-er) 4G. 形破坏机理进行了研究，为现场设计和施工提 MR(t) 4G。 expl 供了依据. MR(t) 4Gr 1-expnc) 1本构方程 MR(t)。-t 4Gor exp 1.1围岩塑性区的应力与位移 12开裂区的应力与位移 考虑到在粘弹性巷道围岩中存在许多微裂 由于地质构造、采动、爆破影响，巷道围岩 纹、裂隙及断续节理等，巷道受力后，这些裂纹、 中存在许多微裂纹、裂隙及断续节理等，巷道受 节理有可能扩展或连通.因此，通过平衡方程、 力后，这些裂纹、节理有可能扩展或连通.根据 Mohr-Coulomb塑性条件及弹塑性界面上应力 断裂力学原理进行分析：假设在围岩开裂区中 协调条件，即可求得塑性区应力方程 有2组完全不相切的断续节理，其平均长度为 塑性与开裂区界面上的接触力P()和塑性 a,(i=1,2),其裂隙扩展符合线弹性断裂力学理 区半径R()的关系式) 论，若只考虑剪切破坏，其剪切应力强度因子 =[P(t+Ccosφ] (1+sin)r 为： 1-sinp(R(⑥/ -C.coso, 2000-02-21收稿 K-aa /na 来兴平男，28岁，讲师，博士生 可得围岩裂隙打扩展的临界条件为：

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 ’ 混凝土结构软岩大巷 断裂过程 非线性数值模拟 来兴平 ” 蔡美峰 ” 伍永平 ” 北京科技大学资源工程学院 ， 北京 西安科技大学 ， 西安 摘 要 引入 断裂 力学 原理 ， 以某 混凝 土 结构副 大巷 中复杂结构为研 究对 象 ， 通过 相似模拟 实验 和 现场 观测 等手 段对 有 关材 料 物 理 力学 参 数进 行 识 别和 修 正 ， 结合 现场 矿 压 观测 结果 和 相 似 材料模拟试验结 果 ， 对 该巷 道 内部应 力破坏敏 感部位 的 内力和 变形机理 进行 了系统 的分析 、 模 拟 计算 研 究 结果 对现场 支 护 设 计 、 维护 加 固和 提 高岩层 稳 定 程度具 有 重 要 的 意 义 关键 词 非 线 性 软 岩 大 巷 本 构 模 型 数 值 模 拟 分 类 号 犯 文 献标 识 码 近 年 来 ， 矿 山岩 体 采动 影 响 的理 论 研 究取 得 了新 的进 展 ‘ 巷 道 围岩 中存 在 许 多微 裂纹 、 裂 隙和 断续节 理 等 ， 巷 道 开 挖 后 ， 这 些 裂 纹 、 节 理有可 能扩 展 或连 通 ， 造成 损伤 开 裂破坏 研 究 材料 在 复杂应 力状 态 下 的力学特 性 ， 建立 新 的 计 算理论和 方 法 是 岩 土 工 程学 科 的主 要 研 究 内 容 年 代 以来 ， 主 要 以三 轴 试验 为 基 础 的三 维本 构 模型 处 理 空 间 问题 的研 究 ， 在 我 国还 是 近 几年 的事情 「 本 文 引入 断裂力 学 原理对 某副 大巷 加 固 主 要 是 锚 固 进行 过 程 分 析 ， 应 用 数 值 模拟 过 程 分 析 方 法 ， 结 合 现场 实 际 观 测 现 象 与相 似材料模拟 的试验 结 果 ， 对 巷道 围岩 的变 形 破坏 机理进行 了研 究 ， 为现 场 设计 和 施 工 提 供 了依 据 衅 一 〔 · ，〕 渝」 ’ 一 一， · 通 常 认 为 塑 性 区 产 一 按 塑 性 区 体积 变 形 为 零 条 件 ， 推演 粘 弹一塑 性 围岩 中的位 移 公 式 考 虑 粘弹一塑 性界 面 上 位 移 协 调 条件 ， 即 吴二 吴 ， 尸 ，一 。 · ， 一 ，「 。 」 ’ 一 · 。 ， ， 一 。 价 「 一 沪 ’ · 价 二 则得 本构方程 围岩塑性 区的应 力与位移 考虑 到在粘弹 性 巷道 围岩 中存在 许 多微裂 纹 、 裂 隙及 断续节 理 等 ， 巷道受力 后 ， 这 些裂纹 、 节 理 有 可 能 扩 展 或连通 因 此 ， 通 过 平 衡 方程 、 。 址‘ 塑 性 条件 及 弹 塑 性 界 面 上 应 力 协调 条件 ， 即可 求得 塑 性 区 应 力 方 程 塑 性与开 裂 区 界 面上 的接触 力 尸 和 塑性 区 半 径 的关 系 式 〔 。 ， 、 ， 苗 昨 尸， ’ “ 价 仁丢舔八瓦丈司 一 ’ “ 价 ， 一 一 收稿 来 兴 平 男 ， 岁 ， 讲师 ， 博 士 生 ‘ 一 鲁 ‘一 命 · 鲁 影 ， 、 一 臀 ，一 影 漂黔 诺 · 开 裂 区 的应 力与位移 由于 地质 构 造 、 采 动 、 爆 破 影 响 ， 巷 道 围岩 中存在 许 多微 裂纹 、 裂 隙及 断续节 理 等 ， 巷道受 力后 ， 这 些 裂纹 、 节 理 有 可 能扩 展 或 连通 根据 断 裂 力学 原 理进行 分析 假 设在 围岩 开 裂 区 中 有 组 完全 不 相 切 的断续节 理 ， 其平 均长 度为 ‘ 二 ， ， 其 裂 隙扩 展 符合线 弹 性 断裂 力 学理 论 若 只 考 虑 剪 切 破 坏 ， 其 剪 切 应 力 强 度 因子 为 一 罕 、 玩瓦 可得 围岩裂 隙扩展 的临界条件为 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2000．05．002

Vol.22 No.5 来兴平等：混凝上结构软岩大巷断裂过程非线性数值模拟 ·397· 0a-g,=2K/V元a. 个单元在外在和边界约束条件作用下，按照约 将其代入平衡方程可得： 定的线性和非线性应力一应变关系产生力学响 do.2K.-0. 应.FLAC软件建立在拉格朗日算法基础上，待 dr√a,r 解此方程并考虑在开裂区与塑性区交界面径向 别是用于模拟材料的大变形和扭曲转动.FLAC 应力相等的条件，可得： 程序设有多种本构模型，可模拟地质材料的高 i-3an克CopX-smp R(t)7 度非线性（包括应变软化和硬化）、不可逆剪切 R(t)」 破坏和压密、粘弹性（蠕变）空隙介质的流固耦 C·cos中 (1) 合、热力耦合以及动力学行为等.另外，程序还 由弹塑性理论本构方程和几何方程可得： 设有边界单元，可以模拟断层、节理和摩擦边界 -元cwpl-m 「Rt1 的滑动、张开和闭合行为.支护结构，如衬砌、锚 LR(t)」 杆、可缩性支架或板壳等与围岩的相互作用也 C·cosφ (2) 60-l岩a po o) 可以在FLAC程序中进行模拟，同时用户根据 (3) 需要在FLAC中创建自己的本构模型，进行各 式中：E,4一分别为围岩开裂区的弹性模量与 种特殊的修正和补充. 泊松比. FLAC程序采用的是快速拉格朗日方法，基 将式(1)、式(2)代入式(3)，并考虑开裂区 于显式差分来获得模型的全部运动方程（包括 与塑性区交界面R处变形协调条件，便可得到 内变量)的时间步长解.程序将计算模型划分为 开裂区半径为”处的径向位移. 若干个不同形状的三维单元，单元之间用节点 相互连接.对某一个节点施加荷载之后，该节点 2FLAC对断裂破坏过程的数值模 的运动方程可以写成时间步长的有限差分形 拟 式.在某一个微小的时间内，作用于该点的荷载 只对周围的若干节点（相临节点）有影响.根据 2.1FLAC简介 单元节点的速度变化和时间，程序可求出单元 目前在岩土力学中常用的数值分析方法有 之间的相对位移，进而可以求出单元应变：根据 差分方法、有限元法、边界元法等几种，这几种 单元材料的本构方程可求出单元应力.随着时 方法都是以连续介质为出发点，基于小变形的 间的推移，这一过程将扩展到整个计算范围，直 假设，它们虽然也可以用来解决由几种介质所 到边界.这样程序可以追踪模型从渐进破坏直 组成的非介质的问题，并且对于个别的断层和 到整体垮落的全过程，这对研究采刊矿过程非常 弱面，也可以用设置节理单元的办法来解决，但 重要.FLAC程序将计算单元之间的不平衡力， 是用于解决富含节理和大变形的岩土力学问 将此不平衡力重新加到各节点上，再进行下一 题，往往所得的结果与设计的物理图景相差甚 步的迭代运算，直到不平衡力足够小或者各节 远.于是离散元和拉格朗日元法应运而生.但是 点的位移趋于平衡为止.FLAC计算循环过程如 国内现有的离散元程序一般又很难考虑复杂的 图1所示. 本构关系，且其迭代求解所花时间相当可观.美 FLAC程序可在计算过程中改变某个局部 国Itasca Consulting Group Inc,l986年开发出拉 的材料参数，增强了程序使用的灵活性，极大地 格朗日元法，成功地将流体力学中跟踪运动的 方便了模拟计算时的处理.基于上述计算功能 拉格朗日方法应用于解决岩体力学的问题，并 和材料模型，FLAC程序比较适合于工作面推进 编制了FLAC(Fast Lagrangian Analysis of Conti-- 过程中顶煤或上部矿石的变形和破坏演化过 nua)软件.FLAC是连续介质显式有限差分程 序，该程序的基本原理和算法与离散元相似，但 它应用了节点位移连续的条件，可以对大变形 进行分析.主要是用于模拟结算岩土类工程材 U 料的力学行为，特别是岩土材料达到屈服极限 后产生的塑性流动.材料通过单元和区域表示， 图1FLAC程序中的计算循环 根据研究对象的形状构成相应的网络结构.每 Fig.1 Computational loop in FLAC

来 兴 平 等 混 凝 上 结构软岩大 巷 断裂 过 程 非 线性 数 值模拟 一 。 一 。 一 人石 将其代 入 平 衡 方 程 可 得 氏一万一一 一 一甲尸 兀 ， 解此方 程 并考虑 在 开 裂 区 与塑 性 区 交界 面 径 向 应 力 相 等 的 条 件 ， 可 得 ‘ 一 杀 一，，“ 一 ，，箫」 ‘ · 价 由 弹 塑 性 理 论 本 构 方 程 和 几 何 方 程 可 得 命 · “ ’ 一 ‘ ‘ 丝乏 ’ 上巡孟 ‘ 一赵上 、 、 口 · 一尸。 好 式 中 ，月。 一分 别 为 围岩 开 裂 区 的弹 性 模量 与 泊 松 比 将 式 、 式 代 入 式 ， 并 考 虑 开 裂 区 与 塑 性 区 交界 面 。 处 变 形 协 调 条件 ， 便 可 得到 开 裂 区 半径 为 尹 处 的径 向位 移 对 断裂破坏过程 的数值模 拟 简介 目前 在 岩 土 力 学 中常 用 的 数 值分 析 方 法 有 差 分 方 法 、 有 限元法 、 边 界 元 法 等 几 种 这 几 种 方 法 都 是 以连 续 介质 为 出 发 点 ， 基 于 小 变 形 的 假 设 它 们 虽 然 也 可 以用 来解 决 由几 种介 质所 组 成 的非介 质 的 问题 ， 并 且 对 于 个别 的断 层 和 弱 面 ， 也 可 以用 设置 节 理 单元 的办 法 来解 决 ， 但 是 用 于 解 决 富含 节 理 和 大 变 形 的岩 土 力 学 问 题 ， 往往所 得 的 结 果 与 设 计 的物 理 图 景 相 差 甚 远 于 是 离散元 和 拉 格 朗 日元法 应 运 而 生 但 是 国 内现有 的离散元程序 一 般又 很 难 考 虑 复杂 的 本 构关 系 ， 且其 迭代求解 所 花 时 间相 当可 观 美 国 ， 年 开 发 出拉 格 朗 日元 法 ， 成 功地将 流 体 力学 中跟 踪运 动 的 拉 格 朗 日方 法 应 用 于 解 决 岩 体 力 学 的 问题 ， 并 编制 了 软 件 是 连 续介 质 显 式有 限差 分 程 序 ， 该 程 序 的基 本原理和 算法 与离散元 相 似 ， 但 它 应 用 了节 点位 移 连续 的 条件 ， 可 以对 大 变形 进行 分 析 主 要 是 用 于 模 拟 结算 岩 土 类 工 程 材 料 的力 学 行 为 ， 特 别 是 岩 土 材 料达 到 屈 服 极 限 后 产 生 的塑 性 流动 材料 通过 单元 和 区域 表 示 ， 根 据研 究对 象 的形 状 构成 相 应 的 网络 结构 每 个 单 元 在 外 在 和 边 界 约 束 条件作用 下 ， 按 照 约 定 的线 性和 非 线性 应 力一应变关 系产生 力学响 应 软 件 建 立 在 拉 格 朗 日算 法基 础 上 ， 待 别 是 用 于 模拟 材料 的大变形 和 扭 曲转动 程 序 设 有 多种 本 构 模 型 ， 可模 拟地质材料 的 高 度 非 线 性 包 括 应 变 软 化 和 硬 化 、 不 可 逆 剪 切 破 坏 和 压 密 、 粘弹 性 蠕变 空 隙介质 的流 固祸 合 、 热 力 祸 合 以及 动 力 学 行 为 等 另 外 ， 程 序 还 设 有 边界 单元 ， 可 以模拟 断层 、 节 理和 摩擦边界 的滑 动 、 张 开 和 闭合 行 为 支护 结构 ， 如衬 砌 、 锚 杆 、 可 缩 性 支 架 或 板 壳等 与 围岩 的相 互 作 用 也 可 以在 程序 中进 行模拟 同 时用 户根据 需要 在 中创 建 自己 的本 构模型 ， 进 行 各 种特 殊 的修 正 和 补 充 程 序采用 的是快 速拉格 朗 日方 法 ， 基 于 显 式 差 分 来 获 得 模 型 的全 部 运动 方 程 包 括 内变 量 的 时 间 步长解 程 序将计算 模 型划分 为 若 干 个 不 同形 状 的三 维 单元 ， 单 元 之 间用 节 点 相 互 连接 对 某一 个 节 点施 加 荷载之 后 ， 该节 点 的 运 动 方 程 可 以 写 成 时 间 步 长 的 有 限 差 分 形 式 在 某一 个微 小 的时 间 内 ， 作用 于 该 点 的荷 载 只 对 周 围 的若干 节 点 相 临节 点 有 影 响 根 据 单元 节 点 的速度 变 化和 时 间 ， 程 序可 求 出单 元 之 间 的相 对 位 移 ， 进而 可 以求 出单 元应变 根 据 单元材 料 的本 构 方 程 可 求 出单元 应 力 随着 时 间 的推 移 ， 这 一 过程将 扩 展 到整个 计算 范 围 ， 直 到 边 界 这 样程 序 可 以追 踪模 型 从渐进破坏 直 到 整 体垮 落 的全过程 ， 这 对研 究 采矿 过 程 非 常 重 要 程序将计 算单 元 之 间 的不 平 衡 力 ， 将此 不 平 衡 力重 新加 到 各节 点上 ， 再 进 行 下 一 步 的迭代 运 算 ， 直 到 不 平 衡 力 足 够 小或 者 各 节 点 的位 移 趋于 平 衡 为止 计算循环过程如 图 所 示 程 序可 在 计 算过 程 中改 变某个局 部 的材料 参 数 ， 增 强 了程序使用 的灵 活性 ， 极大地 方 便 了模 拟 计 算 时 的 处 理 基 于 上 述计 算功 能 和 材料 模型 ， 程序 比较适合 于 工 作面推进 过 程 中顶 煤 或 上 部 矿 石 的 变 形 和 破 坏 演 化 过 、少、 、 了、了 ， 了、 妇 ︸一口 卜“一下八净门召一‘产 一勺月 端尽 一 解】火 图 程序 中的计算循环 ·

398- 北京科技大学学报 2000年第5期 程.FLAC对非线性、大变形问题及岩土物理失 根据巷道围岩的地质条件建立的物理模 稳的计算更有效.起初FLAC是专门针对岩土 型结构如图2所示，各岩层介质的力学特性服 工程开发的，而目前在采矿工程和地下结构工 从Mohr-Coulomb强度准则，各层介质的力学参 程的设计和分析方面得到广泛的应用，FLAC 数如表1所示，与水平不连续层理面的剪切模 除了在采矿工程和地下结构工程应用外，在地 量为2.8GPa,体积模量为3.9GPa.计算中拟采 下水流动、边坡工程及岩石动力学方面，如地震 用的支护材料力学参数如表2所示.对于该副 波作用下大坝的稳定性、土与结构的相互作用， 爆炸荷载的传播等都可应用LAC进行模拟计 算， 2.2巷道地质条件与数值计算模型 某副大巷属于开拓巷道，长度是700m,主 要用途是通风、运输.该巷道与地面高差350m, 与工作面高差90m,与工作面水平距离110m. 围岩为深灰色油页岩，中夹薄层粉砂岩，厚层 状，较稳定，硬度系数为6.断面形状为直墙半 圆拱，净断面积12.24m2,净宽4m,墙高1.5m,坡 度为0.005，岩层倾角为60°-65°.随着工作面的 图2非线性物理横拟横型 推进，在动载荷作用下局部区位出现裂缝 Fig.2 Non-linear physical simulation model 表1岩层材料力学参数 Table 1 Mechanics properties of material strata 材料及特性 粉砾岩 煤 炭质泥岩灰白细砂岩 油页岩 煤 泥质砂岩 E/MPa 16000 2000 10000 15000 8000 2000 17000 0.30 0.30 0.28 0.25 0.30 0.30 0.24 ow/MPa 19.10 2.88 9.10 18.70 8.10 2.88 19.00 a() 30 30 35 40 32 30 40 o/kg.m 2500 1400 2200 2400 2100 1400 2500 o/MPa 35.0 11.4 30.4 30.0 23.5 11.4 35.0 表2支护材料及其力学参数 是巷道开挖后应力变化的趋势，由于施加了支 Table 2 Support material and mechanics properties 护结构（物）后，随着时间的推移，垂直方向上的 材料及特性300号混凝士200号混凝土底板砂岩 位移逐渐减少，应力也在动态发展，最后趋于平 E/GPa 30 26 17 衡，岩层内部的应力随着与开挖中心距离的增 Ow/MPa 78.3 75.1 35 加，逐渐趋于稳定.在动载作用下，巷道有以下 大巷，考忠到巷道围岩受采动支承压力的影响， 明显特征：巷道两帮变形较大，即由于巷道所处 取采动应力集中系数为1.5.侧向应力集中系数 为0.85.因此模型设置的边界条件为：边界垂直 应力为18MPa,水平应力为15 MPa,并考患岩 石自身质量，但值得注意的是混凝土单向压缩 情况下的变形失效机理与三轴压缩应力状态下 塑性变形失效机理并不相同，为此模型常数选 择时应当注意这一点. 23计算结果与分析 通过计算可以看出，图2是非线性物理模 拟模型.通过物理棋拟和现场观测，该巷道在未 图3巷道开挖应力变化 进行支护以前，垂直方向的位移是最大的.图3 Flg.3 Roadway excavation stress diversification

Vol.22 No.5 来兴平等：混凝土结构软岩大巷断裂过程非线性数值模拟 ·399· 层倾角较大，在受到采动压力时，与岩层层理垂 工程中受采动影响的混凝土砌碹巷道进行分 直或大角度相交的巷道边缘将首先出现塑性屈 析，为现场设计和施工提供了一些确定性依据： 服点，并随动载加剧和时间延长而扩展，进一步 并建议在该巷道断裂的敏感部位采用声发射 在巷道靠顶板帮大部分区域及靠底板帮下部和 (AE)仪器进行实时监测，达到巷道稳定和安全 边角处出现塑性变形区，该区域随动载加剧而 使用的目的.但是在研究过程中没有考虑尺寸 不断扩大；巷道顶部与底板出现拉破坏区，该破 效应的损伤统计演化性质，这在以后的研究中 坏点随动载强度增大而沿层理面相当方向延伸 进行. 和扩展.采用锚注加固，利用中空锚杆兼做注浆 管，对岩体实施外锚内注加固方式，充分利用锚 致谢：对中国矿业大学北京研究生部分形研究室的周宏 伟博士后对作者的帮助表示由衷感谢 杆加固的各自优点，把2种加固技术有机地结 合起来，解决该副大巷的维护问题，所以采用锚 参考文献 注加固支护方式是可行的. 1刘天泉.矿山岩体采动影响与控制工程学及其应用. 煤炭学报，1995,20(1)：1 3结论 2刘华，江见鲸，杨菊生，混凝土结构三维损伤开裂破坏 全过程非线性有限元分析.工程力学，1999(2)：45 3郑颗人，刘怀恒.隧洞粘弹-塑性分析及其在锚喷支护 通过引入断裂力学的有关原理，结合模拟 中的应用.土木工程学报，1982(4)：73 实验，现场观测，同时对有关物理力学参数进行 4王金安，谢和平，建筑物下厚煤层特殊开采的三维数 验证和修正，利用物理和数值模拟方法对实际 值分析.岩石力学与工程学报，1999,18(1)：126 Nonlinear Numerical Simulation for the Concrete Zone of Fracture in the Process of the Developing Load at Soft-Rock Roadway LAI Xingping",CAI Meifeng",WU Yongping" 1)Resource Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Xi'an University of Science Technology,Xi'an 710054,China ABSTRACT Inducting rupture mechanics principles,comprehensive research on the inside of stress distor- tion and its mechanism has been developed at auxiliary concrete structures roadway.Both situation result and resemble simulacrum ending,the property parameters of support material have been identified.It is important to design,reinforce,enhance the strata cohesion in practical project. KEY WORDS nonlinear;soft rock roadway:constitutive model;numerical simulation

来 兴 平等 混 凝 土 结构 软岩大 巷 断裂过 程 非线 性数值模拟 一 层 倾 角较 大 ， 在 受 到 采动 压 力 时 ， 与 岩 层 层 理 垂 直或大 角度相交 的巷道边缘将 首 先 出现塑 性屈 服 点 ， 并 随动载加 剧和 时 间延 长而 扩展 ， 进一 步 在巷道靠 顶 板 帮大 部 分 区 域及靠 底板 帮下 部 和 边 角 处 出现 塑 性变形 区 ， 该 区 域 随 动 载 加 剧 而 不 断 扩 大 巷道顶 部 与底 板 出现拉破坏 区 ， 该破 坏 点 随动 载 强度 增 大 而沿层 理 面 相 当方 向延伸 和 扩 展 采用 锚注 加 固 ， 利 用 中空锚杆 兼做注 浆 管 ， 对岩 体 实施外锚 内注 加 固方 式 ， 充 分 利用 锚 杆 加 固 的各 自优 点 ， 把 种加 固技术有机地 结 合起 来 ， 解 决该 副 大巷 的维护 问题 ，所 以采 用 锚 注 加 固支护 方 式是 可 行 的 工 程 中受 采 动 影 响 的 混 凝 土 砌 谴 巷 道 进 行 分 析 ， 为现场 设 计 和 施 工 提供 了一 些确定性 依据 并 建 议 在 该 巷 道 断裂 的 敏 感 部 位 采 用 声 发 射 仪器进行 实时监测 ， 达 到巷道稳 定和 安全 使用 的 目的 但 是在 研 究过程 中没 有考虑尺 寸 效应 的损 伤 统 计 演 化性 质 ， 这在 以后 的研 究 中 进行 致谢 对 中国矿业大学北京研究生部分形研究室 的周 宏 伟博士后对作者的帮助表示 由衷感谢 结 论 通 过 引入 断裂 力 学 的有 关 原 理 ， 结 合 模拟 实验 ， 现场 观测 ， 同 时对 有关 物理 力 学 参 数进行 验证 和 修 正 ， 利 用 物 理和 数值模 拟 方法 对 实 际 参 考 文 献 刘天泉 矿 山岩 体采动 影响与控制工程 学及其应用 煤炭 学报 ， ， 刘 华 ， 江见鲸 ， 杨菊生 混凝土 结构三 维损 伤开 裂破坏 全过程 非线 性有 限元 分 析 工 程 力 学 ， 郑颖 人 ，刘怀 恒 隧洞粘弹一 塑性 分析 及 其在锚 喷支护 中的应 用 土 木 工 程学报 ， 王 金 安 ， 谢和 平 ， 建筑物下 厚煤层特殊 开 采的三 维数 值 分 析 岩石 力学 与工 程 学报 ， ， 一 乙刁了 ， 旅 ， 砰 心 ， ， ， ， ， 介 腼 ， ， ， 耐 ， ， 比 ， ， 丁