[发明专利]一种模拟巷道围岩裂隙演化的离散元方法

摘要

本发明公开了一种模拟巷道围岩裂隙演化的离散元方法，包括现场煤岩层取芯并记录RQD值，观测巷道变形并统计煤层裂隙分布特征；室内测试煤岩试样的力学参数，根据RQD值计算出岩体的强度；利用UDEC‑Trigon模块建立数值模型调整参数与岩体强度相匹配校正模型参数；建立工程尺度的数值模型调整参数与现场变形特征匹配，最终模拟巷道围岩裂隙演化。本发明为离散元数值模拟巷道变形提供准确的基础力学参数，可确保模拟结果真实可靠。

主权项

1.一种模拟巷道围岩裂隙演化的离散元方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在试验巷道内，进行观测巷道变形特征、煤岩样取岩芯；记录巷道围岩变形特征，监测巷道顶板和两帮的裂隙分布特征，在顶板和煤层内取岩芯，记录顶板岩芯及煤层岩芯的RQD值；S2，将取得的顶板岩芯及煤层岩芯分别制成标准的岩块试样进行力学实验：测试岩块试样的单轴抗压强度、抗拉强度和弹性模量；根据岩体的弹性模量与岩块试样的弹性模量的比值与RQD之间的函数关系，以及岩体的单轴抗压强度和岩块试样单轴抗压强度之间的函数关系，确定岩体的单轴抗压强度和弹性模量；岩体的抗拉强度取岩体的抗压强度的0.1；S3，应用UDEC中的Trigon模块建立的校正模型，模型中三角形块体的边长的平均值根据步骤S1中统计的裂隙分布特征来确定；以步骤S2中计算得到的岩体的单轴抗压强度、抗拉强度和弹性模量为已知特征值，利用校正模型反演得到校正模型中的三角形块体参数和节理面参数；S4，利用UDEC建立大尺寸的与现场工作面开采规模一致的数值模型，限定研究区域，在研究区域内利用Trigon模块划分成为三角形块体，三角形块体的边长的平均值以及与三角形块体参数与第三步中校正模型中相同；在研究区域以外的区域划分为长度逐渐增大的矩形块体；以步骤S1中观测得到巷道围岩变形特征和裂隙分布规律为已知状态，反演得到大模型中矩形块体的力学参数。