剪胀与中间主应力对被锚巷道稳定性的影响分析

本文主要探讨了"考虑剪胀与中间主应力的被锚巷道围岩稳定性分析"这一主题。作者们针对巷道围岩的稳定性问题，采用了一种创新的方法，将锚杆的支护作用简化为作用于锚固体两侧的夹紧力和强化的锚固体强度参数。他们考虑了围岩的剪胀特性，这是一种岩石在受压过程中体积随压力增加而膨胀的自然现象，以及中间主应力效应，即巷道内部三维应力分布中的重要组成部分。 通过构建被锚圆巷的弹塑性力学模型，研究人员得以推导出围岩的精确应力场和位移场解析解。这个模型的关键成果是得到了围岩塑性区半径的表达式，这有助于理解巷道周围岩石在荷载作用下的变形行为。研究发现，当中间主应力系数增大时，塑性区半径、洞壁位移以及锚杆轴力会相应减少，而最大主应力峰值则有所增加。相反，剪胀角增大会导致塑性区半径微减，但最大主应力峰值增加显著，同时洞壁位移和锚杆轴力急剧上升。 在最不利的影响因素组合（b=0, ψ=30°）与最有利的影响因素组合（b=1, ψ=0°）之间进行对比，塑性区半径的增大比例达到了23.49%，而最大主应力峰值的变化相对较小。洞壁位移在不利条件下比有利条件下增加了76.20%，锚杆轴力则增长了1.94倍。这些结果对于实际工程中的围岩稳定性评估具有重要的实用价值，可以指导锚杆支护设计的优化，并为理论研究提供坚实的数学基础。 因此，这篇文章不仅深化了我们对被锚巷道围岩动态行为的理解，而且为岩体工程中的稳定性和支护策略提供了量化依据，对于确保矿井开采过程中的安全具有重要意义。通过这种方法论的研究，工程师们能够更精确地预测和控制巷道施工过程中可能出现的问题，从而提高矿山开采的效率和安全性。