基于改进NMM的深部煤巷围岩碎胀大变形模拟研究 论文

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深部煤巷围岩碎胀大变形是一个从峰前损伤扩容到峰后破裂碎胀的连续-非连续渐进破坏演化过程。以数值流形方法为基本架构，发展了深部煤巷围岩破裂碎胀大变形模拟预测分析方法，主要进行了四个方面的研究：

1. 在数值流形方法中植入Voronoi随机多边形环路自动生成算法，该方法能够考虑岩体非连续面黏聚力和张拉强度，并且通过界面接触计算模型，构建了基于界面接触模型的岩体破裂算法准则。更多详情请参考深部煤巷围岩变形规律的数值研究和沿空掘巷窄煤柱应力及围岩变形规律数值模拟研究。

2. 构建了基于显式积分格式的数值流形算法，并引入Voronoi随机多边形环路自动生成算法和界面接触计算模型，搭建了基于Voronoi多边形环路构型的显式数值流形方法。此算法的实际应用可见于高应力碎胀围岩支护技术。

3. 在上述算法改进的基础上，发展了基于软化单元法和删除单元法的煤巷开挖卸荷模拟算法，这些改进显著提高了模拟的精度和有效性。

4. 基于上述改进的数值流形方法，对深部煤巷开挖卸荷作用下围岩渐进破坏演化规律与碎胀大变形力学行为特征、以及最终开挖损伤区的形成与分布特征等进行了研究。这些研究表明，该方法能够有效地模拟深部煤巷围岩复杂多裂纹扩展路径，并在同一架构下对围岩峰前损伤扩容连续变形-峰后破裂碎胀非连续变形进行仿真分析，相关内容详见碎矸体充填条件下煤柱变形数值模拟和大断面煤巷围岩变形机理与控制技术研究。