动力扰动下巷道围岩变形影响因素敏感性分析 论文

在分析动力扰动下巷道围岩变形影响因素的敏感性时，首先需要理解几个关键概念和背景知识。煤矿井下巷道在开采过程中，由于覆岩层断裂、岩巷爆破掘进等动力扰动，往往会导致围岩变形甚至失稳。这种现象在高地应力状态下尤其明显，因为高地应力条件下，围岩已经承受了较高的初始应力，一旦发生动力扰动，围岩就更容易失稳。为了解决这个问题，我们需要对影响围岩变形的因素进行敏感性分析，了解各个因素对围岩变形的影响程度。文章中提到的几个关键因素包括应力峰值、频率、侧压力系数和扰动时间。这些因素对围岩变形的影响程度各不相同，通过敏感性分析可以量化这些影响程度。在本研究中，采用了FLAC 3D软件来建立巷道围岩的理想弹塑性模型。这个模型可以帮助我们更好地模拟和理解巷道围岩在不同动力扰动条件下的响应。正交试验设计是一种统计学方法，它可以用来安排多因素的实验，以最少的实验次数来获得最佳的实验效果。在本研究中，正交试验设计被用来优化组合上述因素，并进行敏感性分析，从而分析影响巷道围岩变形的因素的敏感性。在分析结果中，我们发现不同影响因素对巷道顶板和帮部最大位移的敏感性有较大的差异。在本研究中，应力峰值是最重要的影响因素。这意味着在高应力状态下，增加的应力峰值会导致围岩变形程度的显著增加。而侧压力系数、扰动时间和频率对围岩变形也有不同程度的影响，但相比于应力峰值，其影响程度较小。在建立了巷道围岩的理想弹塑性模型后，研究者通过敏感性分析，发现顶板和帮部位移影响因素的敏感性由大到小依次为：侧压力系数、扰动时间、应力峰值和频率。这一发现为巷道的安全支护设计提供了科学依据。此外，研究者还利用多元线性回归分析法，建立了多因素作用下顶板和帮部变形的数学公式。这个公式可以帮助工程师们根据不同的影响因素预测围岩的变形情况，从而为巷道的支护设计提供理论基础。敏感性分析对于了解复杂系统中各个因素的相对重要性非常有用。在这个例子中，敏感性分析帮助研究者识别出哪些因素对巷道围岩的稳定性有重要影响，从而为制定有效的支护措施提供了依据。在本研究中，FLAC 3D软件的使用为模拟和分析复杂的地质力学问题提供了有效工具，这在地下工程的分析中特别重要。该软件基于有限差分法，可以模拟岩土体和结构的力学行为，并能够处理复杂的地质条件和施工过程。FLAC 3D是岩土工程和矿业工程领域常用的数值模拟软件之一。文章通过敏感性分析，揭示了在动力扰动作用下，巷道围岩变形的关键影响因素及其敏感性排序，为巷道的安全设计和支护提供了理论支持和工程参考。这不仅对煤矿工程有直接应用价值，也为其他地下工程领域提供了有益的参考。