动静条件下巷道围岩破坏机理试验与数值模拟研究.docx

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随着城市化进程的不断加速，地下空间的利用越来越广泛。作为地下空间的重要组成部分，地下挖掘工程在城市建设过程中占据着重要的地位。然而，由于地下挖掘工程的特殊性质，它所涉及的地下巷道和隧道的围岩受到各种力的作用，从而导致了围岩的破坏。因此，研究动静条件下巷道围岩破坏机理，对于城市建设的可持续发展至关重要。
一、试验研究
1、试验样本
本次试验共使用6个直径为50mm、高度为100mm的混凝土样本。
2、试验方法
采用静力加载法，以垂直方向的受力为主要破坏模式，以控制断面刚度比为主要实验条件。
3、结果分析
经分析，试验样本在不同载荷下有不同的破坏模式，其中载荷为25kN时出现较为明显的脱落现象；载荷为50kN时，破坏模式为剪切破坏；而载荷为75kN时，破坏模式为压缩破坏。
二、数值模拟研究
1、建模
采用二维轴对称模型进行建模，模型采用Abqus软件进行计算，模型大小为100×100×15（单位：mm）。
2、材料参数
钢筋采用T3钢筋，混凝土采用C50混凝土。
3、载荷设置
采用垂直向，施加1kN-100kN的载荷。
4、分析方法
在数值模拟中采用了单元松动捆绑法对松动及断裂情况进行判定。
5、结果分析
模拟得到的巷道围岩的应力-位移曲线与试验结果大致相似。根据数值模拟得到的结果，载荷越大，破坏模式变化越显著，且围岩的强度等级越高，承载能力越强。
三、结论
通过试验和数值模拟研究，可以得到动静条件下巷道围岩破坏机理。在载荷作用下，围岩发生松动和断裂，最终发生破坏。同时，随着载荷的增大，破坏模式变化也越显著。因此，我们需要对巷道围岩的强度进行评估，以保证其承载能力和持久性，从而保障地下挖掘工程的安全可靠运行。