基于3D打印的裂隙围岩巷道变形破坏特征物理模拟研究
王宗可1
蒋力帅1
刘玉磊2
何鑫1
赵武胜3
黄屹峰4
1.山东科技大学 能源与矿业工程学院,山东 青岛 2665902.国家能源神东煤炭集团 寸草塔煤矿,内蒙古 鄂尔多斯 0710003.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 4300714.泰安市新达信息技术有限公司,山东 泰安 271000
摘要：煤矿巷道围岩普遍存在结构复杂、裂隙发育等特点,极大影响巷道的稳定性,因此研究裂隙围岩巷道变形破坏特征具有重要的理论意义和工程价值.以西部某煤矿 12 上 302 辅运巷为工程背景,采用砂型 3D打印技术分层制备完整围岩巷道与裂隙围岩巷道物理模型,通过双轴加载试验与数字散斑技术(DIC)相结合的方式,探究围岩裂隙对巷道变形破坏规律的影响以及裂隙围岩巷道破坏分区特征.研究结果表明:采用粒径为 0.070～0.140 mm和0.100～0.200 mm的硅砂,并改变基质配比,能够实现不同煤岩强度的分层打印,满足各煤岩强度比例关系;双轴加载后完整围岩巷道模型呈现巷道肩角处首先出现裂纹,两帮破碎且顶板下沉,以剪切破坏为主.裂隙围岩巷道模型的破坏主要沿预制裂隙演化,两帮破坏更加明显且出现块状破碎,一定程度上再现了实际工程巷道变形破坏特征;通过现场实测裂隙参数,并借助砂型 3D打印技术可将测得裂隙参数导入巷道物理模型,能有效模拟实际工程中的巷道围岩变形破坏情况.研究成果能够为裂隙围岩巷道变形破坏特征的进一步研究提供借鉴,为砂型 3D打印技术在巷道物理模型的应用提供试验基础.
关键词：裂隙围岩砂型3D打印巷道物理模拟DIC破坏特征
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52074166)山东省自然科学基金资助项目(ZR2021YQ38)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 128-140 )
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