Упругопластическая модель повреждения-фильтрации для характеристики деформаций уплотнения-размягчения окружающей породы

CHENG Xuechang ,  

LIU Xiaobin ,  

KANG Penghui ,  

WEI Tao ,  

WU Wenjun ,  

LU Ziheng ,  

摘要

Для разъяснения нелинейной механической реакции окружающей породы и механизма эволюции фильтрации в процессе подземных работ был создан единый численный модель с упругопластическим повреждением, включающая процессы наклепа и размягчения, основанный на термодинамической теории внутренних переменных. Модель использует функцию Логистическoй кривой для реконструкции уравнения эволюции повреждений, с целью более точного описания зарождения, ускоренного распространения и насыщения повреждений; введен закон наклёпа с гиперболической функцией для описания расширения поверхности текучести до пика и сокращения после пика; а также включена анизотропная модель проницаемости, одновременно отражающая влияние уплотнения порового давления и расширения трещин на усиление проницаемости. На основе этой модели была выполнена вторичная разработка платформы FLAC3D, а надежность модели была проверена с использованием лабораторных данных напряжений-деформаций и проницаемости. На этой основе, в сочетании с примером проходки подземного сооружения, был систематически проанализирован отклик окружающей породы на разгрузку при разработке; выявлена деформационная модель с дугообразным оседанием и горизонтальным перемещением; проиллюстрированы трехмерные пространственные характеристики реконструкции проницаемости, когда вблизи подземных пустот наблюдается значительное усиление анизотропии, а в других областях доминирует сжатие. Результаты показывают, что модель может достаточно точно воспроизводить механическое поведение горной массы во всем процессе от упругой деформации, наклёпа и упрочнения до размягчения и разрушения, а также их взаимодействие с фильтрацией.

关键词

упругопластическое повреждение; уплотнение-размягчение текучести; фильтрационное взаимодействие; численная модель

阅读全文