中间主应力对圆形巷道围岩塑性区影响分析

本文主要探讨了在非均匀应力场中，针对圆形巷道围岩塑性区的特性，特别是在考虑中间主应力的情况下进行的深入分析。论文基于Drucker-Prager准则，这是一种经典的岩石力学准则，用于描述岩石的破坏行为，特别关注其剪切强度。作者引入了中间主应力系数，这是一种反映岩石内部应力分布的重要参数，它考虑了主应力不均匀性的影响。 论文首先推导出了不同侧压系数下巷道围岩塑性区的边界线方程，侧压系数（λ）代表了巷道周围岩石压力与巷道内部压力的相对关系，是影响围岩稳定性的重要参数。通过这些方程，研究人员能够预测在不同侧压条件下，巷道周围可能出现的塑性区大小和形状，这对于理解和设计矿井稳定性至关重要。 接着，作者运用单因素分析法，系统地考察了中间主应力变化对巷道围岩塑性区半径的影响。结果表明，随着中间主应力的增大，塑性区的范围会减小，这可能是由于更大的主应力导致岩石的强度增强，从而限制了塑性变形的发生。 当侧压系数λ等于1时，文章比较了在Drucker-Prager准则和Mohr-Coulomb准则下的塑性区大小。Drucker-Prager准则更注重剪切破坏，而Mohr-Coulomb准则则同时考虑了正应力和剪切应力的作用。结果显示，当侧压系数偏离1时，即侧向压力与轴向压力不均衡时，巷道围岩塑性区的水平和垂直应力差异显著增大，这对围岩的稳定性和塑性区的形态产生了更大的影响。 这篇文章提供了一种有效的工具来评估和预测圆形巷道在复杂地质条件下的稳定性，尤其是在存在非均匀应力场和中间主应力的情况下。这对于地下工程的设计、施工以及事故预防具有实际的工程应用价值。研究成果对于矿压管理和地下空间设计者来说，是一项重要的理论支持。