地下开采过程损伤场演化与地表变形的时变分析.pdfVIP

第 卷第 期 计 算 力 学 学 报 .21. . 5 21 5 Vol No 年 月 Chinese JOurnal Of COmputatiOnal mechanics October 2004 2004 10 文章编号:1007-4708(2004)05-0601-08 地下开采过程损伤场演化与地表变形的时变分析 王华宁 . 曹志远 (同济大学 工程力学与技术系 固体力学教育部重点实验室 上海. 200092) 摘 要 以形状随时间变化的物体: 时变体为研究对象 将损伤理论与时变力学结合 引入与时变过程相关的. . 损伤参数 形成损伤时变力学分析方法 针对岩石介质特性给出了弹性损伤时变力学本构方程 并利用虚功原理. G . 建立相应数值化方法和分析过程 利用损伤时变力学分析方法对某地下煤层开采过程进行计算机仿真分析 给G . 出形状时变引起的损伤场与地表移动的动态演化过程.并对比了非时变以及施工分析结果 研究表明 损伤时变G . 分析可得到连续变化的位移及损伤演化图 相比非时变的常规分析和施工分析能更好地模拟连续施工 为工程. . 施工分析与预测提供更加科学和有效的手段G 为实现开采过程的经济和安全 应该采用损伤时变力学的分析方. 法G 关键词 地下开采 损伤演化 时变力学: ; ; 中图分类号: 45 文献标识码: TU A 随时间变化[3.4]G将损伤力学与时变力学结合 应用. 1 引 言 于开采地表沉陷的分析和计算 将使地表移动和变. 地下开采的扰动将引起采空区上方的地表产 形的分析在理论上更完备 工程预测上更准确 目. G 生移动和变形 其实质是采区岩体在采动应力作用. 前对开采沉陷的模拟预测多采用经验公式.也有采 下发生的再变形和再破坏过程G 若地表有在役建 用损伤有限元分析[5.7.9] .但均未涉及时变力学理 筑 铁路或是水库等 研究与控制这种变形就显得~ . 论与方法 本文从时变力学的角度研究开采过程G . 尤为重要 开采是依据一定规则循序渐进的 是逐G . 为模拟采空区围岩破损 岩性劣化的特点 引入与. . 步开挖卸载的过程 地表变形对建筑物等的影响不G 开采步序相关的损伤系数.对动态开采进行损伤时 仅与最终的地表变形相关 而且与开采过程中地表. 变分析G文中给出了地下开采的损伤时变力学分析 [1] 的动态变形相关 岩体损伤 微裂纹 孔洞和各类G ( ~ 方法 形成了适用于地下洞室开挖及矿藏开采的有. 结构弱面 的存在影响着岩体变形性质和强度特) 限元方法与程序 并对某地下煤层开采过程进行计. 性 同时与开采进程相关的损伤演化特性使地表变. 算机模拟 给出了损伤场和地表变形的演化历程. G 形更加复杂 因此常规的非损伤的开采沉陷理论或. 一次成型的非时变理论来分析地表移动过程存在 2 损伤时变力学分析方法 诸多缺陷和不足[2]G 另外 开采