不统一的故障机制和矿山道路在偏差应力场下的稳定性控制
Tianhong Huo1,2, Hongtao Liu3,4, Shigen Fu5
1Institute of Mine Safety Technology, China Academy of Safety Science and Technology, Beijing, 100012, China. cumtbhth@126.com.
该研究揭示了周围岩石中偏差应力 (J2) 的分布如何决定塑性区域的形成和道路故障. 了解J2模式,如蝶形状,有助于预测和减轻岩石损伤.
科学领域:
- 地质技术工程 地质技术工程
- 岩石机械学 岩石机械学
- 采矿工程 采矿工程 采矿工程
背景情况:
- 在不均的应力场中的圆形道路容易发生周围岩石破裂.
- 了解偏差应力分布对于预测岩石质量的行为至关重要.
- 现有的故障理论需要改进,以纳入应力不变量.
研究的目的:
- 在圆形道路周围的偏差应力 (J2) 的第二不变数的分析公式.
- 在3D非等离子应力场下研究J2的分布规律.
- 通过将J2分布与塑料区域形成联系起来,揭示周围岩石的故障机制.
主要方法:
- 分析式推导的弹性-塑性理论.
- 对于J2分布的理论分析和数值模拟.
- 相关性分析与蝶失效理论用于机制阐明.
主要成果:
- 在J2分布模式 ('圆', '圆', '蝶') 和塑性区域形式之间存在直接关系.
- 压力度的J2导致大规模的损伤和潜在的恶性扩张周围的岩石.
- J2分布是定向的,并与主要应力旋转,与塑料区域旋转一致.
结论:
- 偏差应力的第二个不变量 (J2) 是周围岩石故障模式的关键指标.
- 在特定的采矿场景中观察到的J2的蝶分布意味着复杂的压力状态和潜在的损害.
- 基于已识别的故障模式的优化支持方案改善了工程结果.
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