圆形巷道围岩分析：非线性脆性损伤与中间主应力影响

"考虑非线性脆性损伤和中间主应力影响的圆形巷道围岩分析" 本文主要探讨了在矿井圆形巷道建设中，如何考虑岩石非线性脆性损伤和中间主应力对围岩稳定性的影响。研究人员针对岩石在受压过程中表现出的脆性破坏特征，以及应力达到峰值后力学性能的退化，引入了一种非线性脆性损伤本构模型。这个模型能够描述岩石在加载过程中的损伤演化，并且是三维连续的，可以更好地模拟实际工程中的复杂情况。 文章将圆形巷道周围的岩石分为三个区域：松动破裂区、脆性损伤区和弹性区。松动破裂区是岩石最先发生破坏的部分，脆性损伤区是介于破裂和未破坏之间的过渡区域，而弹性区则是未发生显著损伤的区域。在分析中，作者考虑了中间主应力的作用，这是一种在三向应力状态下的重要因素，它可能改变岩石的破坏模式和力学响应。 通过应用统一强度准则和连续损伤力学理论，研究人员进行了巷道围岩的极限平衡分析。他们推导出了围岩损伤破裂半径的解析表达式，以及应力场的分布规律。这些解析公式为理解和预测巷道围岩的稳定性提供了数学工具。 通过具体的计算案例，研究者分析了中间主应力、岩石脆性特征以及损伤程度对理论结果的影响。结果显示，中间主应力的增加会减小围岩的损伤破裂半径，导致切向应力峰值更靠近巷道表面；岩石的脆性程度对应力分布的影响主要局限于脆性损伤区内，脆性越强，损伤破裂半径越大，该区域内切向应力随深度增加而增大；围岩的残余强度越低，意味着更容易发生松动破裂，这会导致损伤破裂半径增大，切向应力峰值向围岩深处转移。 这些发现对于理解矿井圆形巷道的稳定性问题具有重要意义，为工程设计提供了理论依据。同时，它们也强调了在考虑岩石力学行为时，必须充分考虑非线性损伤和中间主应力的影响，以便更准确地预测和控制围岩的破坏模式。这样的研究有助于提高矿井的安全性和经济效益，减少因围岩失稳造成的灾害风险。