基于颗粒流程序的黏弹塑性本构模型开发与应用

在深入研究西原体模型黏弹塑性特征的基础上，推导出不同塑性条件下的流变特性方程，并将其推广到离散单元法中，研究了颗粒间力与位移关系的数值积分方案，总结出颗粒流程序中接触本构模型开发方法，并基于二维颗粒流程序(pfc2d)开发出具有黏弹塑性特征的西原体接触本构模型。通过两个互相接触的固定球体之间的应力松弛试验，分3种情况验证了模型编制的准确性。利用取自张家洼铁矿巷道内的岩石试样，通过单轴和三轴压缩试验获取计算参数，并进行了单轴压缩蠕变试验的模拟，通过与室内蠕变试验结果的对比，验证了pfc2d中自定义西原体模型用于岩石流变特性研究的可行性。利用西原体模型与线弹性模型对d型深埋巷道进行分析计算和破坏模式研究，结果显示，西原体模型预测结果与hoek-brown准则理论结果更为接近。在围岩蠕变作用下，巷道两帮变形量大于顶板和底板，破坏程度更为严重，计算结果与现场监测数据基本吻合。根据巷道长期稳定性的要求，提出着重支护两帮的治理建议。