深部圆形巷道开挖卸荷下的力学特性与破坏分析

本文主要探讨了深部圆形巷道在高地应力条件下的开挖卸荷过程中的围岩力学特征及其破坏机理。作者基于弹性卸荷理论，利用留数定理和拉氏逆变换的延滞性方法，得到了动态开挖卸荷应力的解析解，这种方法对于理解和预测深部开挖卸荷应力场的变化至关重要。 在研究中，作者首先明确了深部开挖卸荷导致的围岩强烈扰动问题，着重分析了这种扰动对围岩力学行为的影响。他们发现，深部开挖卸荷的主要力学特征是：最小主应力显著卸载，而最大主应力则高度集中。这会导致主应力差在短时间内急剧增加，进而诱发开挖面内部裂隙的扩张和连通，形成一个由强至弱连续分布的破坏区域。这个破坏区域在二次支护之前扮演着维持围岩稳定性的重要角色。 进一步的研究通过实例分析揭示了几个关键因素对围岩卸荷破坏与稳定的影响。首先，初始地应力和开挖半径的大小直接影响卸荷效果，初始地应力越大、开挖半径越宽，卸荷过程中的破坏越严重，范围更广，对围岩扰动也更为剧烈。相反，岩体的动态黏聚力（反映岩石的凝聚力）和动摩擦角（衡量岩石抵抗剪切的能力）越大，围岩的破坏范围相对较小，围岩的稳定性也更高。 该研究对于深入理解高地应力条件下巷道开挖卸荷对围岩力学特性的影响以及制定有效的支护策略具有重要的理论价值和实际指导意义。它不仅有助于优化深部矿井的设计和施工，也能为防止巷道开挖引发的地质灾害提供科学依据。