【正文】 平應(yīng)力圖330隨巖性變化巷道附近最大水平應(yīng)力由圖329和圖330可以看出：巷道的水平應(yīng)力總體關(guān)于y軸對稱，并且無論哪一種巖性在巷道的底部存在拉應(yīng)力。（2）不同摩擦系數(shù)的豎向位移 、。（1）數(shù)值計算模型本章根據(jù)工程中常見的直墻拱形斷面巷道，采用ANSYS軟件建立巷道圍巖的平面應(yīng)變模型。具體分析方案如下：①裂隙長度為20cm，沿拱部徑向分布，分析拱部徑向裂隙位置的變化對圍巖穩(wěn)定性的影響。七種計算模型。90176。60176。、60176。時，裂隙尖端的水平應(yīng)力也逐漸增加，但是當(dāng)角度從60176。、75176。增加到75176。裂紋尖端的豎向應(yīng)力隨之減小。時的水平應(yīng)力云圖如圖47所示。、30176。當(dāng)角度從0176。裂隙方位的變化對圍巖穩(wěn)定性的影響 （1）徑向45176。、90176。水平應(yīng)力隨之減少，隨著角度再從45176。、45176。5主要結(jié)論①非連續(xù)結(jié)構(gòu)面高度對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響當(dāng)非連續(xù)結(jié)構(gòu)面的高度增加時，巷道的水平位移和應(yīng)力分布始終關(guān)于y軸對稱；其中最大位移出現(xiàn)在頂部和底部，最大應(yīng)力出現(xiàn)在兩側(cè)和底部；隨著非連續(xù)結(jié)構(gòu)面距離巷道越來越近但是并沒有貫穿巷道過程中，巷道上的應(yīng)力也隨之增加，但是當(dāng)非連續(xù)結(jié)構(gòu)面貫穿巷道，巷道上的應(yīng)力不增反減。④巖石性質(zhì)變化非連續(xù)結(jié)構(gòu)面對巷道穩(wěn)定性的影響 當(dāng)巖性發(fā)生改變時，應(yīng)力和位移分布區(qū)域并沒有明顯的變化，但是五種巖性中，砂巖和石英巖最為穩(wěn)定。②裂隙方位對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響無論裂隙處于什么位置，由于裂隙和巷道的尺寸比較起來太小，所以對巷道的應(yīng)力位移分布區(qū)域沒有明顯的影響。參考文獻(xiàn)[1] 袁亮，低透氣煤層群無煤柱煤與瓦斯共采理論與實踐[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2008[2] 趙玉成，循環(huán)載荷作用下煤的力學(xué)性質(zhì)及聲發(fā)射特征演化規(guī)律，煤，2013(165) 15[3] 張里程，巷道圍巖穩(wěn)定性分析研究的現(xiàn)狀與存在問題. 徐州工程學(xué)報，,33[4] 薛　琳，直墻拱形隧道圍巖粘彈性位移解析解. 巖土工程學(xué)報,1996(5) ：96～101[5] 朱大勇,錢七虎,周早生復(fù)雜形狀硐室圍巖應(yīng)力彈性解析分析. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報， 1999(4) :402～404 [6] 張路青,楊志法,呂愛鐘. 兩平行的任意形狀硐室圍巖位移場解析法研究及其在位移反分析中的應(yīng)用. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2000(3) :584～589[7] 朱素平,周楚良. 地下圓形隧道圍巖穩(wěn)定性的粘彈性力學(xué)分析. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報,1994(9) :229～233[8] 朱素平,周楚良. 地下圓形隧道圍巖穩(wěn)定性的粘彈性力學(xué)分析. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報,1994(9) :229～233[9] 程　樺,孫　鈞. 軟弱圍巖復(fù)合式隧道襯砌力學(xué)機(jī)理非線性大變形數(shù)值分析. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報,1997(4) :327～336[10] 譚云亮,王泳嘉. 巷道圍巖塑性狀態(tài)判定分析方法. 工程地質(zhì)學(xué)報, 1996(2) :63～68[11] Shi GH,Goodman RE. Two2dimensional discontinuous analysis. Int. . Anal. Methods Geomech,1985(7) :541～556[12] 鄔愛清,任　放,等. DDA數(shù)值模型及其在巖體工程上的初步應(yīng)用研究. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報,1997(5) :411～417[13] Hart R,Cundall PA,LemosJ. Formulationsof three2dimensional distinctelement model. Part Ⅱ:Mechanical calculationof a 豎向應(yīng)力stemposedofmanypolyhedral blocks. International Journal of Rock Mechanics andMiningSciences,1988(3) :117～125[14] 任青文. 塊體單元法及其在巖體穩(wěn)定分析中的應(yīng)用. 河海大學(xué)學(xué)報, 1995(1) :1～7[15] 陸小敏,任青文. 基于有限元和塊體元的地下硐室變形及穩(wěn)定性分析. 工程力學(xué),2001(4) :60～66[16] 許傳華　任青文，地下工程圍巖穩(wěn)定性分析方法研究進(jìn)展，金屬礦山，2003(2)[17] 劉承論. 基于解析積分求解影響系數(shù)的三維FSM邊界元法. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2002(8) :1243～1248[18] 陶振宇. 巖石力學(xué)理論與實踐. 北京:水利出版社,1979[19] 李術(shù)才,李樹忱,朱維申. 三峽右岸地下電站廠房圍巖穩(wěn)定性斷裂損傷分析. 巖土力 學(xué),2000(3) :193～197[20] 朱維申,何滿潮. :科學(xué)出版社,1996[21] 曾小清,張慶賀. 隧道施工過程的解析與數(shù)值結(jié)合方法. 巖土工程學(xué)報,1996,18(5) :14～17[22] 張玉詳. 巷道圍巖穩(wěn)定性識別模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊數(shù)學(xué)研究. 巖土工程學(xué)報,1998(3) :90～93翻譯部分原文Analysis of mechanical behavior of soft rocks and stability control in deep tunnelsHui Zhoua,Waterweakening effect。Lin, 1999). According to the work ofm.Excavating tunnel in soft rock stratum usually will cause accident due to the plex geological conditions and mechanical behaviors of soft rocks. Many methods of support techniques have been proposed consequently. For example, the New Austrian Tunneling Method (NATM) (Han, 1987) which is also known as sequential excavation method (SEM) is a popular method in modern tunnel design and (1970)Guo, 1996Soft rock。和75176。巷道的兩側(cè)存在最大的豎向應(yīng)力。時位移和應(yīng)力隨之增加，當(dāng)角度繼續(xù)增加到180176。不同角度非連續(xù)結(jié)構(gòu)面的豎直應(yīng)力 圖414不同夾角裂紋尖端的豎向應(yīng)力由圖411和圖412可以看出：裂隙位置的改變，并不影響巷道豎向應(yīng)力分布的對稱性，但是影響了豎向應(yīng)力分布的區(qū)域大小。、15176。增加到30176。、60176。巷道的頂部和底部出現(xiàn)了拉應(yīng)力。(a)θ=0 (b)θ=15 (c)θ=30(d)θ=45 (e)θ=60 (f)θ=75 (g)θ=90圖49不同拱腳角度非連續(xù)結(jié)構(gòu)面的豎直應(yīng)力圖410不同夾角裂紋尖端的豎向應(yīng)力由圖49和圖410可以看出：裂隙位置的改變，并不影響巷道豎向應(yīng)力分布的對稱性，但是影響了豎向應(yīng)力分布的區(qū)域大小。（2）拱腳處夾角變化的豎向應(yīng)力裂隙處于拱腳處，且隨著夾角變化為0176。、75176。裂紋尖端的豎向應(yīng)力也隨之增加，當(dāng)角度繼續(xù)從15176。增加到30176。、45176。隨著角度的增加，從0176。、30176。30176。60176。75176。計算中采用PLANE182單元劃分網(wǎng)格，如圖42所示。（2）不同摩擦系數(shù)的豎向應(yīng)力 、。（1）不同摩擦系數(shù)的水平位移、。也就是說，五種巖性中，砂巖最為穩(wěn)定，強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)巖穩(wěn)定性最差。增加到180176。當(dāng)角度從90176。當(dāng)角度再由90176。到180176。由圖316可以看出：隨著非連續(xù)結(jié)構(gòu)面增加，巷道上最大豎向應(yīng)力也在逐漸增加，但是增加到30m后，非連續(xù)結(jié)構(gòu)面的尺寸再增加，最大豎向位移反而隨之減小。 (a)w=15 (b)w=18 (c)w= (d)w=30 (e)w=45 (f)w=60圖313不同尺寸非連續(xù)結(jié)構(gòu)面的豎向位移圖314隨非連續(xù)結(jié)構(gòu)面尺寸變化巷道附近最大豎向位移由圖313可以看出：隨著圍巖深度的增加，圍巖的豎向位移隨著慢慢減少，所以巷道最大的豎向位移在其頂部。由圖310可以看出，當(dāng)非連續(xù)結(jié)構(gòu)面靠近巷道，但是并未貫穿巷道時，越靠近巷道，巷道上最大的豎向應(yīng)力越大；當(dāng)非連續(xù)面貫穿巷道時，出現(xiàn)了巷道上的壓應(yīng)力卻最小。；由圖34可以看出，當(dāng)非連續(xù)結(jié)構(gòu)面靠近巷道，但是并未貫穿巷道時，巷道上的最大橫向位移有明顯增加；遠(yuǎn)離巷道時，巷道上最大位移就明顯減少；但是當(dāng)非連續(xù)結(jié)構(gòu)面貫穿巷道時，巷道上最大位移明顯減少。依次模擬非連續(xù)結(jié)構(gòu)面角度對巷道的影響。分別考慮非連續(xù)結(jié)構(gòu)面尺寸：60m、45m、30m、18m、15m、依次模擬非連續(xù)結(jié)構(gòu)面尺寸對巷道穩(wěn)定性的影響。在一般情況下，軟材料和硬材料接觸時，問題可以被認(rèn)為剛體—柔體的接觸，許多金屬成形問題都屬于此類接觸；另一類，柔體—柔體的接觸，是一種更普遍的類型，在這種情況下，兩個接觸體都是變形體（有近似的剛度）。斷面尺寸為跨度8m、高度8m，根據(jù)巷道圍巖開挖后影響區(qū)域的相對局部性，取計算模型尺寸為斷面的5~8倍，為。并且ANSYS產(chǎn)品家族中有七種結(jié)構(gòu)分析的類型：靜力分析、模態(tài)分析、諧波分析、瞬態(tài)動力分析、譜分析、屈服分析、顯示動力分析。
本課題主要探討的是Ⅱ型裂紋，裂紋尖端附近應(yīng)力場與位移場的主要表達(dá)式為：圖27Ⅰ型裂紋 () 這里： (2)斷裂判據(jù)在復(fù)雜荷載作用下，如何判斷裂紋是否開裂，這就需要象強(qiáng)度理論一樣的斷裂判據(jù)理論。
他將含有裂紋的受力系統(tǒng)分為兩類：：物體在外力作用下產(chǎn)生彈性應(yīng)變能，應(yīng)變能并且被儲存下來，如果物體受力出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象或者裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象，則儲存在物體內(nèi)的彈性應(yīng)變能將有一部分被釋放出來或轉(zhuǎn)化成其他形式的能量。它們是把介質(zhì)看成是存在許多缺陷和裂紋的復(fù)合結(jié)構(gòu)體。（2）塑性屈服強(qiáng)度理論——最大剪應(yīng)力，有效剪應(yīng)力理論但是，由于（巖面）材料的破壞，從微觀顆粒脫離情況而言，不外遠(yuǎn)離、錯開兩種可能，物體破壞只有拉壞和剪壞兩種。在巖石和巖石經(jīng)歷了相同的演化史和地質(zhì)環(huán)境，但它們的性質(zhì)是不同的。(或裂隙頻率)單向裂隙指在表面的法線方向上每單位長度內(nèi)，法線與結(jié)構(gòu)面的相交的數(shù)目，以()表示。巖石則是“巖塊”和“巖體”的統(tǒng)稱。在地質(zhì)構(gòu)造運動過程中，巖體產(chǎn)生大量的裂隙、節(jié)理和斷層，破壞了巖體的完整性，降低了巖體的強(qiáng)度，是影響地下工程圍巖穩(wěn)定性的重要因素之一。根據(jù)節(jié)理巖體的特性,按彈簧塊體理論模擬節(jié)理巖體中大型地下硐室開挖與錨桿支護(hù)的變形特征[16]。該法特別適用于具有地質(zhì)結(jié)構(gòu)面巖體的穩(wěn)定分析，與有限單元法相比，可減少未知量個數(shù)，提高計算精度和速度。(2)數(shù)值分析方法在圍巖穩(wěn)定性分析中,解析法適用于那些邊界條件較為簡單及介質(zhì)特性簡單的情況。這些問題仍然來自于地下工程圍巖穩(wěn)定分析中影響因素的繁多及其復(fù)雜性。當(dāng)然，計算技術(shù)與數(shù)學(xué)方法為我們提供了廣闊的應(yīng)用空間，其成熟程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地下工程基礎(chǔ)理論的成熟程度，這就啟示著我們研究工作的重點，這也是我們不可回避的事實。在巖體結(jié)構(gòu)面的定量化統(tǒng)計研究方面，國內(nèi)研究人員做了很多的工作，為通過結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬進(jìn)行巖體結(jié)構(gòu)面分布規(guī)律研究奠定了堅實的的基礎(chǔ)。(1)圍巖穩(wěn)定性研究發(fā)展歷史巷道圍巖穩(wěn)定性分析是圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行全面評價的基本方法的其中之一，也是地下工程設(shè)計中必然進(jìn)行的基礎(chǔ)，也是礦山建設(shè)投資的重要依據(jù)，是進(jìn)行科學(xué)管理與評價經(jīng)濟(jì)效益的工具，巷道圍巖穩(wěn)定性分析發(fā)展，歸納起來可認(rèn)為經(jīng)歷了以下四個階段：經(jīng)驗判定階段：在巷道圍巖穩(wěn)定性研究的初期，由于對巖體的理論基礎(chǔ)和破壞因素認(rèn)識不足，局限于研究人員的實踐經(jīng)驗, 嚴(yán)重依賴某單一因素的定性判定階段。近年來，全球經(jīng)濟(jì)迅猛增長，石油及天然氣價格明顯上漲，導(dǎo)致全球煤炭需求增長趨勢越來越明顯，價格逐步攀升。若按同等熱值計算，燃用天然氣、石油的運行成本比燃用動力煤成本大得多。因此研究巷道圍巖穩(wěn)定性的力學(xué)機(jī)理與影響因素，探討其定性定量的規(guī)律，對工程實際具有重要的指導(dǎo)作用。其中第二個內(nèi)容目前主要包括兩個步驟:一是用統(tǒng)計方法對巖體結(jié)構(gòu)面參數(shù)進(jìn)行定量化描述和分析；第二是用計算機(jī)模擬巖體結(jié)構(gòu)，分析其特征。圍巖在工程中的理論基礎(chǔ)是什么？如何描述？它與人工支護(hù)體的相互作用特征怎樣？這些基礎(chǔ)問題至今仍然未得到解決。對圍巖失穩(wěn)的判斷主要還停留在依靠經(jīng)驗的判斷上，建立定量的失穩(wěn)判斷標(biāo)準(zhǔn)仍然需要廣大的研究人員長時間的艱辛勞動。但是解析法分析目前多限于深埋的地下工程,對于淺埋隧道圍巖分析在數(shù)學(xué)處理上存在一定的困難。塊體單元法是以塊體單元的剛體位移為基本未知量,根據(jù)它們在外力作用下的平衡條件、變形協(xié)調(diào)