尖点突变模型：巷道层状围岩失稳机制与判据研究

巷道顶部围岩的稳定性是矿山工程中的核心问题，尤其是在层状围岩中，由于其结构的复杂性和动态行为，突变失稳现象经常成为施工和科研的难点。这篇名为《基于尖点突变模型巷道层状围岩失稳机制及判据研究》的文章深入探讨了这一挑战。作者穆成林、裴向军等人，作为成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室的研究者，针对层状围岩的非线性特性，构建了一种尖点突变模型，以理解系统在受到外部控制条件变化时，如何从连续渐变状态过渡到突发失稳的状态。 该模型基于地质力学理论和势能函数，着重于分析在弯折失稳破坏过程中，能量转换的机理。通过定态曲面方程和分支曲线方程，他们推导出系统失稳的力学必要和充分条件，从而建立了一个实用的岩体破坏分析框架和失稳判据。研究指出，围岩的稳定性不仅取决于外部荷载（P和q）、岩体的弹性模量（E）、容重（γ_c）、层间极限剪应力（p_t），还受到巷道几何形态（l和h）的影响。 作者强调了对这些参数的精确测量和理解对于预防巷道层状围岩失稳的重要性，并针对实际案例给出了防护建议。他们通过对比实际矿井巷道围岩的情况，验证了所提出的尖点突变失稳判据的有效性，结果显示，这个理论模型能够准确预测和评估层状围岩的失稳风险。 这篇文章对于理解巷道层状围岩的失稳行为提供了重要的理论支持，为矿山工程的安全设计和管理提供了科学依据，同时也拓宽了对非线性系统动态特性的认识，对后续的地质力学研究具有深远影响。