方形巷道围岩拉剪破裂网络发育及演化规律

摘要

为了研究方形巷道围岩拉剪破裂机制及其演化规律,基于有限元数值模拟试验和相似材料模拟试验,建立静水压力条件下平面应变方形巷道模型,对比分析了不同埋深条件下巷道围岩拉剪破裂网络发育及演化规律。结果表明:随着埋深增加,方形巷道围岩拉剪破裂网络以方形绕轴旋转的方式向巷道深部围岩扩展发育,剪切破裂首先由巷道4个角点形成并以剪切滑移方式发育扩展,拉破裂沿方形巷道围岩最大主应力方向发育;通过自行研制的双轴加载试验台进行相似材料模拟试验,发现剪切破裂首先出现在方形巷道4个角点,随着埋深增加,顶底板和两帮浅部围岩出现冒顶、底臌、片帮等现象,深部围岩出现剪切破裂并逐渐发育贯通;通过相似材料模拟试验与数值模拟试验对比,发现两者围岩破裂形式及塑性区形态基本一致,据此提出了方形巷道围岩拉剪破裂网络形态发育规律概念化模型,可为实现方形巷道的靶向支护提供理论基础。