Drucker-Prager屈服准则下煤壁塑性区宽度的理论分析与工程应用

本文主要探讨了在煤炭开采过程中，如何利用Drucker-Prager屈服准则来精确地确定煤壁内的塑性区宽度。Drucker-Prager准则是一种广义的流体静力力学模型，它考虑了岩石材料的非线性和多向性，特别适用于描述复杂应力状态下的岩体行为。在这个背景下，作者针对煤壁片帮问题，深入研究了中间主应力对塑性区范围和受力状态的影响。 理论分析部分，研究人员首先介绍了Drucker-Prager准则的基本原理，并将其应用于煤壁内的情况。他们推导出了塑性区宽度的计算公式，这个公式考虑了所有主应力的交互作用，不仅包括最大剪切应力，还考虑了中间主应力的作用，这是Mohr-Coulomb准则（一种更为传统的岩石力学准则）所忽略的。通过对比分析，他们发现中间主应力对塑性区宽度有显著影响，其影响并非一成不变，而是表现出明显的区间性，即在不同的应力条件下，其影响程度会有所不同。 接着，作者详细讨论了各种因素，如围岩性质、压力状态、加载速率等对塑性区宽度的影响，这些因素都会影响煤壁的稳定性。通过对实验数据的比较，他们指出，基于Drucker-Prager准则的计算方法在实际工程应用中的安全性能优于基于Mohr-Coulomb准则的方法，因为前者更能准确反映复杂应力状态下煤壁的破裂机制。 结论部分，研究结果强调了在煤壁片帮预测和控制中，考虑中间主应力对塑性区宽度的计算是至关重要的，这有助于提高采煤作业的安全性和效率，减少因塑性区不稳定引发的片帮事故。因此，使用Drucker-Prager屈服准则是煤炭开采领域一项重要的理论支持，对于提升行业的整体技术水平具有重要意义。