非均匀地应力场中巷道围岩塑性区分布研究

"本文主要探讨了在非均匀地应力场中，如何通过对巷道围岩塑性区的工程地质分析来理解和预测其稳定性。作者张飞、刘德峰等人运用广义Hoek-Brown强度准则和弹塑性力学理论，针对圆形巷道进行了深入研究，建立了一个与地质强度指标（GSI）和开挖扰动程度（D）相关的塑性区边界线方程式。通过实际案例分析，他们揭示了地质强度和工程扰动对围岩塑性区分布的影响规律：GSI值固定时，塑性区范围随D值增大而扩大；反之，D值恒定时，塑性区范围随GSI值降低而扩大。此外，文中还提到了传统研究方法中忽视岩体性质、结构和扰动效应的局限性，强调了考虑这些因素对准确评估巷道围岩稳定性的重要性。" 在非均匀地应力场中，巷道围岩的稳定性是一个复杂的问题，涉及到多个相互作用的因素。地质强度指标（GSI）反映了岩体的整体强度，包括岩石的物理和力学特性，如抗压强度、节理密度等。开挖扰动程度（D）则是指由于巷道开挖对周围岩体造成的应力重分布和结构破坏。在实际工程中，这两个因素常常共同决定着围岩的变形和破坏模式。 广义Hoek-Brown强度准则是一种广泛使用的岩石力学模型，它综合了岩石的内摩擦角、凝聚力和岩体结构面的特性，能够更全面地描述岩体的强度特征。结合弹塑性力学，可以模拟岩体在应力变化下的弹性变形和塑性流动，进而确定塑性区的边界。 塑性区的大小直接影响巷道的维护成本和安全性。较大的塑性区可能导致围岩过大变形，甚至发生垮塌，因此需要采取支护措施以维持巷道的稳定性。通过实例分析，研究者发现，地质条件较差（GSI值低）或工程扰动大（D值高）的情况下，巷道围岩的塑性区范围会显著增加，这为巷道设计和支护策略提供了理论依据。 以往的研究通常假设初始地应力为各向同性，忽略了地应力场的非均匀性，这可能导致预测结果的不准确。本文的工作弥补了这一不足，强调了考虑地应力场特性和岩体实际条件的必要性。此外，对于巷道围岩稳定性研究方法的选择，如Mohr-Coulomb强度准则和统一强度准则的应用，也需要根据具体情况进行选择，以确保分析结果的可靠性。 总结来说，本文的研究为非均匀地应力场中巷道围岩稳定性评估提供了新的理论工具和分析方法，对于矿井建设和安全管理具有重要的实践指导意义。未来的研究可以进一步扩展到其他形状的巷道和更复杂的地质条件下，以完善理论模型并提高预测精度。