巷道围岩弹塑性解析解研究与工程实践

"巷道围岩弹塑性解析解及工程应用" 本文是关于矿井巷道围岩稳定性分析的专业论文，主要探讨了在统一强度理论和非关联流动法则的框架下，如何考虑中间主应力、围岩塑性区的弹性应变以及剪胀特性对巷道稳定性和支护设计的影响。作者团队通过建立弹塑性应力和位移的解析解，深入研究了这些因素对巷道工程的实际意义。 统一强度理论是地质力学中的一个重要概念，它综合了多种传统强度理论，如莫尔-库仑理论，以更全面地描述岩石或土壤在多向应力状态下的破坏行为。在这种理论下，岩石不仅受到正应力的影响，还受到剪切应力的作用，同时考虑了不同方向的主应力差异，从而更准确地评估围岩的强度和变形特性。 中间主应力是指在三个主应力中居于中间值的那个应力，通常在工程计算中容易被忽视。但文中指出，中间主应力对围岩的特征曲线（即岩石在不同应力状态下破坏的临界条件）和支护压力有显著影响。考虑这一因素可以更充分地利用围岩的强度潜能，提高巷道的稳定性，避免因低估主应力而导致的工程风险。 剪胀特性是指岩石在剪切应变作用下，体积发生膨胀的现象，这是岩石的一种基本力学特性。在巷道开挖过程中，围岩的剪胀会导致巷道周边的体积增大，从而影响支护结构的稳定。文章强调，在巷道支护设计中必须考虑剪胀特性，因为如果不考虑这一因素，可能会导致计算出的支护压力偏低，使得支护设计过于保守或存在安全隐患。 此外，塑性区的弹性应变也是关键因素。当围岩进入塑性状态后，其内部发生的弹性应变会影响整体的变形模式。不考虑这部分应变可能导致对巷道变形的预测不足，进而影响支护策略的制定。 总结起来，这篇研究论文揭示了巷道围岩稳定性分析中的几个关键参数，即统一强度理论、中间主应力、剪胀特性和塑性区弹性应变，对于优化巷道支护设计、提升矿井安全具有重要的实践指导价值。通过这些理论与方法，工程师可以更科学地预测和控制巷道的变形，从而制定出更加合理和有效的支护方案，减少工程风险，保障矿井作业的安全与效率。