深部巷道开挖应力演化特征分析

摘要

深部高地应力赋存条件下,巷道开挖使围岩的应力受到扰动而重新分布,围岩应力的变化会导致岩体破坏和损伤,甚至造成巷道的整体失稳.为研究全断面法、台阶法2种不同开挖方法下,围岩掌子面轴心、顶底板、边墙、拱肩等关键点位的应力演化规律,依托某煤矿巷道,运用FLAC3D软件进行数值模拟,定量分析了2种不同开挖方法下关键点位应力大小及应力方向的演化特征.研究表明:对于2种开挖方法,开挖后各主应力大小趋于稳定时差别较小;对于参考面轴心监测点,全断面法开挖时最小主应力旋转成平行巷道轴线方向,受下台阶的影响,台阶法开挖最小主应力最终旋转成竖直方向;对于边墙、拱肩、拱顶、底板、底角等其他关键监测点,最终的应力状态相差不大,但应力演化路径相差显著,破坏机理也不同;与全断面法开挖相比台阶法开挖下巷道底板位置处塑性区体积明显偏小,下台阶对底板围岩具有一定的保护作用.深入研究应力变化对围岩稳定的影响对理论和工程研究具有重要意义,为开展室内实验以及现场工业实验提供依据.