作者：夏冬; 吴朝松; 杨天鸿; 贾淯斐; 常宏堵水帷幕强度弱化数值模拟稳定性分析
摘要：为保护地下水资源,合理开发矿产资源,采用全封闭的注浆堵水帷幕堵截地下水,是保证大水矿山正常开采的一种有效技术措施。受开采扰动的围岩在地下水长期作用下,其强度势必会发生弱化作用。为探究围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性的影响规律,以中关铁矿堵水帷幕为研究对象,在详细分析矿区工程地质、水文地质资料的基础上,建立堵水帷幕三维地质、数值计算模型。根据不同饱水时间岩石物理、力学参数,结合岩体结构面空间几何信息,采用Hoek-Brown强度准则,计算不同饱水时间岩体单轴抗压强度、弹性模量等物理、力学参数。利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,分析围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性的影响。结果表明:闪长岩、奥灰岩的强度参数均随饱水时间的延长而降低,饱水90 d后,闪长岩的单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角较天然状态分别降低40.84%,24.51%,22.81%和13.55%,奥灰岩对应的强度参数较天然状态分别降低45.96%,16.01%,25.44%和18.70%;堵水帷幕与围岩接触区域应力集中程度随深度的增加而增大,在堵水帷幕与强渗透性围岩接触区域、堵水帷幕刚度与围岩刚度差异较大区域,易形成高应力集中区;随堵水帷幕内围岩强度的持续降低,帷幕内外应力差及帷幕与围岩接触区域应力集中值也呈增大趋势;帷幕内围岩在饱水时间小于14 d的情况下,堵水帷幕内外应力差及应力集中值增加速率较大,当饱水时间大于30 d后,应力集中值增加速率逐渐减小并趋于定值;为降低围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性产生的不利影响,提出丛状放水孔与放水硐室相结合的疏干排水方案,为监测帷幕的堵水效果和帷幕内破碎带与围岩的水力联系,提出在帷幕内外和地下水径流的上、下游及破碎带发育区域布置水位观测孔。研究结果为中关铁矿堵水帷幕稳定性监测、疏干排水�
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