采矿与安全工程学报 ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (6): 1220-1230.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2020.0267

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破碎岩体应力-渗流耦合模型及数值模拟研究

张超,宋卫东,李腾,付建新,李杨   

  1. 1.北京科技大学土木与资源学院,北京  100083;2.金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京  100083
  • 出版日期:2021-11-15 发布日期:2021-12-07
  • 通讯作者: 李腾 E-mail:liteng@sd-gold.com Tel:18810373532
  • 作者简介:张超(1995— ),男,陕西省西安市人,博士,从事岩石力学及采矿工艺方面的研究。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2017YFC0602900);国家自然科学基金面上项目(51974012)

Study on stress seepage coupling model and numerical simulation of fractured rock mass

  • Online:2021-11-15 Published:2021-12-07

摘要:

为了解决地下矿山岩体防渗及顶底板突水问题,设计破碎岩体应力-渗流耦合试验,分析岩体破坏特征及渗透率变化特征,并揭示应力-渗流耦合试验中岩体的致灾演变规律;结合D-P准则演化推导岩体应力-渗流耦合力学模型,从力学角度解释岩体破坏过程;推导应力-渗流耦合模型在FLAC3D中的有限差分程序,实现耦合模型的二次开发应用。研究表明:岩体的渗透率变化规律可划分为4个阶段(孔隙压密阶段、弹性变形阶段、塑性强化变形阶段及破坏后阶段),其中在塑性强化阶段渗透率产生明显提升并持续增长;增大孔隙水压,岩体泊松比上升,弹性模量下降,破坏角减小,岩体弱化效果明显,破坏形式由主剪切破坏逐渐向次生裂隙的张拉剪切破坏过渡;增大孔隙水压,模型参数F0m分别以指数形式减小和增大,岩体峰值强度降低,高压水的存在使得岩体劣化程度增加,增大了裂隙发育程度,从而导致突水致灾危险性增加。

关键词:

应力-渗流耦合, 孔隙水压, 数值模拟, 有限差分

中图分类号: