软岩巷道二次支护时间确定方法及其工程应用

"软岩巷道二次合理支护时间的确定" 在软岩巷道的建设过程中，围岩的稳定性是一个至关重要的问题。由于软岩自身的特性，如高塑性、低强度以及快速的变形能力，使得巷道在开挖后极易遭受破坏。针对这种情况，研究者提出了软岩巷道二次合理支护时间的确定方法，旨在为工程实践提供科学的指导。 软岩巷道的流变破坏机制是理解其稳定性的基础。流变破坏涉及到岩石应力-应变的关系，蠕变过程，以及长期强度和能量耗散。蠕变是指材料在持续荷载作用下缓慢变形的现象，它在软岩巷道的围岩中尤为显著。当巷道开挖后，软岩受到应力作用，开始发生初始的快速变形，随后进入较慢的蠕变阶段，直至最终可能导致结构失稳。 为了分析这一过程，研究者采用了圆形断面巷道的模型，并结合了西原模型（Nishihara Model），这是一个常用于描述软岩蠕变行为的本构模型。通过弹性力学的基本解和西原模型，引入了损伤变量来描述岩石的损伤演化。利用拉普拉斯变换技术，可以将复杂的非线性微分方程转化为易于处理的形式，再通过逆变换求解，从而得到了围岩变形速率方程。 蠕变参数是决定巷道稳定性和支护时机的关键因素。这些参数可以通过蠕变试验数据的最小二乘法拟合或者位移反分析法来估算。蠕变试验通常在实验室条件下模拟实际工况，通过对软岩样本施加恒定应力，记录其随时间的位移变化，从而获取蠕变参数。最小二乘法是一种统计学方法，用于拟合曲线，找出最能描述数据趋势的蠕变模型参数。而位移反分析法则通过比较理论预测和实际观测的位移变化来反推蠕变参数。 一旦获得了蠕变参数，就可以计算出软岩巷道围岩二次支护的合适时间。合理的支护时间应确保在围岩发生过度变形之前进行，以防止进一步的结构损坏。这种方法对地下支护的理论设计提供了理论依据，有助于提高巷道的长期稳定性和安全性。 软岩巷道二次合理支护时间的确定是一项复杂但至关重要的任务，涉及到岩石力学、流变学、蠕变行为和损伤力学等多个领域。通过科学的理论分析和实验方法，我们可以更准确地预测和控制软岩巷道的变形，为地下工程的安全施工提供有力保障。