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