FLAC3D在巷道支护中的模拟分析.pdf

第3期 山西 焦 煤 科 技 NO．3 2011年 3月 ShanxiCokingCoalScience& Technology Mar．20ll · 试验研究 · FLAC3D在巷道支护中的模拟分析 郭 力，赵 静 ，元永国 (吉林省辽源职业技术学院，吉林 辽源 136200) 摘 要 FLAC3D以有限差分法为理论基础，其 内置的Mohr—Coulomb模型以弹性增量法则、 Mohr—Coulomb屈服条件和塑性修正为理论背景，通过计算机实现对材料力学特性的模拟。其适合 于巷道支护模拟分析。利用FISH语言动态模拟巷道掘进过程 ，数值分析巷道支护效果。 关键词 FLAC3D；Mohr—Coulomb模型；动态模拟 ；巷道支护 中图分类号：TD315 ．3 文献标识码 ：A 文章编号：1672—0652(2011)03—0020—03 FLAC3D是以有限差分法为理论基础 ，利用三维 x50mx44m，共划分为 185000个单元 。巷道支护 计算机程序模拟三维土体、岩体或其他材料体力学特 断面示意图见图2。原岩应力 盯为2．8×10N；叮 性。实现对岩石、土和支护结构等的三维建模 ，并对 为2．4X10N；叮为2．0×10N。X方向上 的两边界 岩土工程进行数值分析和计算。其在工程地质界得 在x方向的位移固定；Y方向上的两边界在 Y方向 到了广泛的应用 。 的位移固定；Z方向上下部边界固定其 x、Y、z方向 1 巷道支护模拟 的位移，上部边界无约束。煤层赋存深度为 1000m， 1．1 几何模型的确立 原岩应力2．0X10N。 在掘进过程 中，巷道 围岩的应力在不断发生变 化，其应变也在随着掘进不断增大，直至最后趋于稳 定。为掌握巷道掘进过程中，巷道围岩 (煤岩体)的 应力、变形、位移随掘进的变化情况及其分布规律，原 模型示意图见图1，煤层厚度 10m，为近水平煤层，中 L』J 间有一层夹矸。 图2 巷道断面示意图 1．2 计算物理模型的确定 FLAC3D内置 了 11种材料模型供选择，每种模 型对应一种特殊类型的岩土材料的本构特性。岩石 图1 原模型示意图 和煤是黏结状的粒状散体材料，选择Mohr—Coulomb 巷道开挖后，围岩应力重新分布，巷道的顶底板 模型较适合巷道支护作用计算。 及两帮产生变形、甚至破坏。其影响范围在巷道半径 1．3 岩石力学参数的选取 的5倍范围内。顶板为 14m的细砂岩，底板为 20m 根据现场地质调查和实验室研究提供的岩石力 粉砂岩，巷道双巷布置。故采用的模型尺寸为 50m 学试验结果，模拟计算采用的岩体力学参数见表 1。 收稿 日期：201l一02—19 作者简介：郭 力 (1984一)，男，辽宁彰武人，2008年毕业于辽宁工程技术大学，助理讲师，主要从事煤矿开采、矿山测量、煤矿地质、选煤及 矿山机电等专业的课程教学和多项实践教学工作 ，(E—mail)skysnake1984@163．COlll · 22· 山 西 焦 煤科 技 2011