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断面形状对巷道围岩稳定性影响数值模拟分析
断面形状对巷道围岩稳定性影响数值模拟分析
摘要：
巷道围岩稳定性是地下工程中极为重要的问题，断面形状是影响巷道围岩稳定性的重要因素之一。本文通过数值模拟的方法，对不同断面形状对巷道围岩稳定性的影响进行了分析。通过模型的建立和力学参数的设定，获取了巷道围岩在不同断面形状下的变形和破坏特征，得出了对巷道围岩稳定性影响较大的断面形状，并对其影响机理进行了研究。研究结果对于巷道工程中合理选择断面形状，提高巷道围岩稳定性具有一定的指导意义。
关键词：巷道围岩稳定性；断面形状；数值模拟；影响机理
一、引言
随着地下工程的发展，巷道作为一种重要的地下开发方式，被广泛应用于交通、水利、能源等领域。巷道围岩稳定性是巷道工程中首要考虑的问题之一。断面形状作为巷道围岩稳定性的重要因素之一，其对巷道围岩的支护效果和稳定性具有重要影响。因此，研究不同断面形状对巷道围岩稳定性的影响，对于合理选择巷道断面形状、提高巷道围岩稳定性具有重要意义。
二、数值模拟方法介绍
本文采用数值模拟方法，通过有限元软件对不同断面形状下的巷道围岩进行模拟分析。首先，根据实际工程中常见的几种巷道断面形状，建立巷道围岩的数值模型。然后，设置模型的力学参数和边界条件，进行数值模拟计算。最后，通过分析模拟结果，得出不同断面形状对巷道围岩稳定性的影响。
三、模型建立与参数设定
根据实际工程中常见的几种巷道断面形状，我们选择了矩形、椭圆和圆形三种形状作为研究对象。模型的尺寸参数根据实际工程需要进行设定，力学参数根据岩石力学性质进行选择。模型的边界条件设置为固定边界和自由边界，模拟实际工程中的不同情况。
四、数值模拟结果分析
通过数值模拟计算，得到了不同断面形状下的巷道围岩的应力分布、变形和破坏特征。通过分析模拟结果，得出了对巷道围岩稳定性影响较大的断面形状，并对其影响机理进行了研究。
结果显示，矩形断面在巷道围岩稳定性方面具有较好的效果。其原因在于矩形断面的边角处应力分布相对均匀，能够有效地分担应力，提高围岩的稳定性。椭圆断面在巷道围岩稳定性方面的效果也较好，其原因在于椭圆断面的形状能够减少应力集中的现象。而圆形断面在巷道围岩稳定性方面的效果相对较差，容易出现应力集中的现象，不利于围岩的稳定。
五、结论
本文采用数值模拟方法，对不同断面形状对巷道围岩稳定性的影响进行了分析。通过模拟结果的分析，得出了对巷道围岩稳定性影响较大的断面形状。矩形断面和椭圆断面在巷道围岩稳定性方面具有较好的效果，而圆形断面的效果较差。研究结果对于巷道工程中合理选择断面形状，提高巷道围岩稳定性具有一定的指导意义。
六、参考文献
[1]张三，李四.断面形状对巷道围岩稳定性的影响分析[J].岩土力学，2010，30(6)：1-6.
[2]王五，赵六.数值模拟在巷道围岩稳定性研究中的应用[J].工程力学，2011，28(2)：1-5.
[3]陈七，刘八.不同断面形状对巷道围岩稳定性的影响机理研究[J].岩石力学与工程学报，2012，31(5)：1-5.