动静载荷下深部超大断面硐室围岩响应特性的数值模拟研究

摘要

大及超大断面硐室围岩稳定性控制是深部开采条件下的关键技术难题.本文根据龙固煤矿筛分产品转运硐室实际地质条件,利用FLAC3D中的Dynamic模块系统地研究了动静载荷影响下深部超大断面硐室围岩响应特性.结果表明:静载作用下围岩最大垂直应力、变形量及破裂范围均较大,其中应力集中系数为1.64,顶底板及两帮最大变形量分别为54.6 mm和53.1 mm.之后在动静载荷叠加扰动下,硐室围岩响应将发生进一步变化:(1)动载扰动频率对两帮的影响较为明显,当动载频率为160 Hz时两帮变形量较10 Hz时增大了50.1％;(2)动载强度对于围岩应力集中程度的影响最大,应力集中系数最大为2.38,塑性破坏更多的向围岩深部发展;(3)随着动载源与硐室距离的增加,硐室围岩响应在阻尼的作用下逐渐衰减并趋于静载状态.在此基础上,采用回归分析的方法获得了不同动载条件下的围岩响应经验方程,相关性系数均大于0.99.本研究成果可为相同或相似条件下深部超大断面硐室围岩稳定性控制及支护设计提供参考和借鉴.