煤炭学报

作者：康红普, 伊康,

关键词：深部软岩巷道, BVS 模型, 围岩劣化, 应变软化, 扩容, 流变损伤,

深部软岩回采巷道围岩劣化、扩容和流变效应显著。 基于增量塑性流动理论和流变理论， 将改进伯格斯体、改进黏塑性体和应变软化塑性体串联建立了 BVS 模型，可描述围岩应变软化、塑 性扩容、蠕变三阶段、稳定与非稳定蠕变、流变损伤和流变扩容 6 个力学特性。 推导了该模型的三 维增量本构方程，并开发出可供FLAC3D调用的数值形式。 结合三维增量本构方程导出的参数辨识 公式和中煤能源新集口孜东煤矿岩样试验数据，辨识了 BVS 模型的 19 个输入参数，并采用试验数 据、理论解和数值计算结果相互印证的方式，对多种加载条件下单元件应力-应变响应、力学特性 和模型整体进行严格校核。 将 BVS 模型用于口孜东煤矿 121302 运输巷进行数值模拟计算，结果 表明:掘进扰动较弱;流变期间围岩大范围持续劣化，呈顶板下沉量较小、巷帮锚固体整体内移和剧 烈底臌的特点;回采影响强烈，使围岩大范围劣化，巷道断面强烈变形。 底板泥岩持续臌起驱动不 断扩容的底煤挤入巷道空间是发生剧烈底臌的主要原因;底板深度 1.5 m 处流变直接导致的软化 参量全程仅占比0~16%，但流变损伤引起应力调整，间接导致软化参量增大。 将数值模拟计算结 果与井下实测数据进行了对比分析，表明 BVS 模型基本能反映深部软岩回采巷道围岩变形与破坏 规律，但是 2 者还存在较大差异，仍需进一步完善 BVS 模型。

来源：2023年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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