深部巷道Drucker-Prager破裂围岩弹塑性分析的关键影响因素

本文主要探讨了"基于Drucker-Prager准则的深部巷道破裂围岩弹塑性分析"这一主题，该研究由陈梁、茅献彪、李明等人进行，发表于2017年的《煤炭学报》第42卷第2期。Drucker-Prager屈服准则是一种广泛应用于岩石力学的塑性流体模型，它结合了主应力的非关联流动特性，考虑了中间主应力、塑性区的弹性应变以及岩体的剪胀性。 研究的核心内容是推导出深部圆形巷道围岩在这些因素影响下的应力分布、变形规律以及塑性区半径的精确解析解。通过对比分析，研究发现中间主应力对围岩的破裂范围和表面位移有显著影响，其效应呈现出明显的区间特征，即随着主应力的变化，围岩的反应会有明显变化。此外，剪胀角增大和扩容系数增加会导致围岩破裂范围和表面位移随之增大。围岩的物理参数，如残余黏聚力、残余内摩擦角和初始黏聚力，以及支护阻力的大小，对围岩的塑性区和破裂区范围有直接影响，较大的参数值会使这些区域减小。 在各种屈服准则的比较中，Drucker-Prager (D-P) 准则的解显示出较大的围岩破裂范围和表面位移，但与Mises-Coulomb (M-C) 准则解最为接近。这意味着尽管D-P准则可能预测到更大的破坏范围，但它在实际应用中可能更接近真实情况。在满足相同的围岩变形条件时，D-P准则所需的支护阻力较大，意味着它倾向于推荐更为刚性的支护方案。 这项研究为深部巷道的围岩稳定性评估和支护设计提供了重要的理论支持。通过理解和应用D-P准则，工程师可以更准确地预测巷道施工过程中可能遇到的问题，从而制定出更为合理和有效的支护策略，确保矿井安全和工程效率。