巷道掘進圍巖二維應力場的數值模擬
1樓：中地數媒
為了分析研究煤巖力學性質改變對電磁輻射訊號的影響，本文又採用了非線性的flac2d
有限元程式來進行應力場的數值模擬。
模擬採用平面應變模型，mohr-coulomb應變軟化塑性準則。模型也分為四層，由底板、煤層、直接頂和老頂組成，模擬獨巷掘進的過程，由於對稱性，模型大小取為1/2，即62 m×48 m：巷道為矩形，大小為4 m×3 m。
模擬採深取500，600，700，800，900，1000 m幾種情況。力學引數的選取如表所示。表為巷道周邊10 m範圍內煤巖力學引數變化表。
表 巷道周邊煤巖力學引數變化表。
下面對結果進行具體分析，圖中（h=600，σ=15）指採深為600 m，載入應力水平為15 mpa。
1）如圖所示為在不同採深時煤巖巷道兩幫的正應力、剪應力等值線分佈圖和塑性區狀態圖。從圖中可以看出，隨著載入應力的增加，巷道兩幫煤巖體的塑性屈服區逐漸向裡擴充套件，且出現剪下破壞和拉破壞，兩幫煤巖體開始向巷道空間突出。
2）圖所示為不同載入應力水平時煤巖巷道兩幫的正應力、剪應力等值線分佈圖和塑性區狀態圖。從圖中可以看出，不同的載入應力水平下，塑性區範圍是不同的，應力越大，塑性區範圍越大，且峰值距離煤巖壁面越遠。
3）如圖 所示為不同載入應力水平和不同採深時應力峰值距離煤壁距離圖。從圖中可以看出，應力峰值距離煤壁距離隨著載入水平和採深的增加是逐漸增大的。
4）如圖 所示為採深800 m，載入應力水平為30 mpa時不同煤巖體積模量、內摩擦力和內摩擦角時應力峰值距煤壁距離圖。從圖中可看出，應力峰值距煤壁距離隨著煤巖體積模量、內摩擦力和內摩擦角的降低是逐漸增大的。
圖 巷道幫正應力等值線（h=600，σ=15）
圖 巷道幫剪應力等值線（h=600，σ=15）
圖 巷道幫塑性區狀態圖（h=600，σ=15）
圖 正應力在深度方向的變化（h=600，σ=15）
圖 巷道幫塑性區狀態圖（h=800，σ=20）
圖 巷道幫塑性區狀態圖（h=800，σ=36）
圖 巷道幫正應力等值線（h=1000，σ=
圖 巷道幫正應力等值線（h=1000，σ=25）
圖 峰值距煤壁距離與載入應力的關係。
圖 峰值距煤壁距離與載入應力的關係。
圖 峰值距煤壁距離與採深之間的關係。
煤巖動力災害力電耦合。
圖 峰值距煤壁距離與內摩擦力的關係。
圖 峰值距煤壁距離與內摩擦角的關係。
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