圆形巷道围岩流变机理及其工程应用

本文主要探讨了圆形巷道围岩的流变机理，针对巷道施工中常见的地质问题，作者韩猛和王连国利用具有普遍代表性的圆形巷道作为研究对象。他们依赖于Burgers流变模型，这是一种在固体物理学中用于描述非线性粘弹性的数学工具，它考虑了材料在受力时的弹性和黏性行为。 首先，研究者将巷道围岩的变形过程划分为三个关键区域：弹性区，这个区域内的岩石在小应变下表现为线性弹性行为；塑性软化区，随着应力增加，岩石开始发生不可逆的塑性变形；以及塑性残余强度区，即使在卸载后，岩石仍保留部分变形，表现出一定的残余强度。通过Burgers模型，他们推导出每个区域的位移场和应力场表达式，这有助于理解巷道周围岩体随荷载变化的动态响应。 接着，作者计算并确定了塑性区的半径范围，这是一个重要的工程参数，因为塑性区是巷道稳定性最易受影响的部分，对巷道设计和施工安全至关重要。通过对比实际工程案例，他们验证了理论推导的有效性，表明这些理论结果可以为圆形巷道的设计和施工过程中，如支护方案选择、变形控制策略制定等方面提供科学依据。 这篇论文深入剖析了圆形巷道围岩的流变特性，揭示了其在不同力学状态下的行为模式，并通过理论分析与实践验证，为巷道工程的稳定性和安全性提供了重要的理论支持。对于从事地下工程和岩土力学研究的工程师而言，理解和掌握这种流变机理是提高施工效率和保障施工安全的关键步骤。