深部围岩相变理论与分区破裂化现场实测对比
燕发源1
王恩志1
刘晓丽1
戚承志2
马庆1
谢维强1
马前驰1
1.清华大学土木水利学院,北京 1000842.北京建筑大学土木与交通工程学院,北京 100044
摘要：高地应力作用下的深部围岩巷道分区破裂化现象,一直是岩土工程领域研究的热点和难点,其产生和发展对深部工程安全造成了很大影响.当材料发生屈服破坏时,能量出现一定耗散,随着耗散的进行,材料结构也产生相应变化形成新的组织结构,该过程类似于协同学上的自组织过程,此时传统弹塑性力学已经不太能发挥作用,需要借助物理学理论;深部巷道围岩在高地应力作用下,当变形超过弹性极限时,也会出现类似于耗散结构现象,围岩结构需要经历自组织过程形成新的耗散结构,此过程和物理学中的渐进相变现象类似;实际上,深部巷道围岩的变形破坏过程是一个固体向流体转换的二级相变过程,即它具有渐进相变特征.首先对现场尺度、实验室尺度以及模拟试验中出现的各种分区破裂化现象进行了比较分析;随后,基于相变理论模型,通过Poincare解析的参数摄动方法对非线性高阶控制方程进行了近似解析,各参数在近似解中的敏感性也得到了分析;最后,将理论模型计算结果和金属矿山金川矿700 m深的水平巷道中监测到的分区破裂化现场实测数据进行对比验证,结果表明理论半解析解的计算结果与实际测量数据高度符合,验证了针对分区破裂化的相变理论模型和计算方法的正确性.
关键词：相变理论深部围岩分区破裂非线性岩石力学
分类号：TD322(矿山压力与支护)
资助基金：清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室自主课题资助项目(2022-KY-02)国家自然科学基金(41831290)国家自然科学基金(52079068)
论文发表日期：2024-09-30
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：8( 72-79 )
英文信息