基于应力降的非连续支承压力强扰动特征研究

摘要

深部扰动定义及科学量化是重新理解地下工程灾害发生原因与强弱的前提。针对平顶山矿区千米埋深煤岩,基于三轴压缩试验获得Hoek-Brown与Mohr-Coulomb准则力学参数。基于Airey解,在弹塑性边界引入非连续应力降,突出体现为支承压力的非连续应力降与脆性指数评估,用于研究破坏后引起的连续–非连续过渡现象。引入基于内摩擦角或黏聚力的损伤到塑性区域以考虑非连续性,并应用于无煤柱开采、放顶煤开采与保护层开采下非连续支承压力分布求解。联合峰值应力、应力降、峰前峰后模量改变与残余塑性应变,定义了新的脆性指数,明确了脆性的三重内涵:外部应力扰动、变形特征与力学参量的综合影响。利用新指数定性解构了深部开挖扰动区,包括破碎区、峰后卸荷损伤区、应力跌落塑性区、峰前损伤区与内部原岩弹性升压区。最后提出基于不同开采方式α、脆性指数R、应力降Δσ_(drop)与原位应力场p_o定义的扰动指数Ф,明确Ф≥1时为强扰动。