考虑流变的两向不等压深埋软岩巷道围岩塑性区近似解

作者

董海龙高全臣经纬杨文峰刘殿柱
单位

中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院安徽理工大学矿山工程力学与支护技术研究所
摘要

深埋软岩巷道围岩通常表现出较明显的流变特性，为确定两向不等压深埋软岩巷道围岩的塑性区，跳过围岩复杂的流变变形过程，直接以达到稳定后的巷道围岩为研究对象。稳定深埋软岩巷道围岩的峰值应力为一定围压下的长期强度，基于这一点并在考虑岩体峰后应变软化特性的情形下将围岩分为弹性区、塑性软化区和破裂区;然后，从轴对称应力场塑性区公式出发，结合围岩总荷载不变的规律推导了两向不等压深埋软岩巷道围岩水平(及竖向)轴上塑性区半径的解析解，并基于既有文献求解的塑性区形状相对准确地给出了两向不等压深埋软岩巷道围岩塑性区的近似范围;最后，将该理论应用于工程实例的分析计算，并就考虑流变特性与否的2种情况进行对比。结果表明:考虑岩体流变，塑性区分布相对合理;否则，塑性区以“滑动楔形”状分布于围岩较小范围内，围岩几乎仅产生弹性变形。可见，岩体流变特性对围岩塑性区分布具有重要的影响，不计岩体流变特性得到的围岩塑性区范围偏小。因此，理论研究及工程实际中，应兼顾到岩体的流变特性，以确保巷道围岩的长期稳定与安全。该近似解在不考虑岩体峰后应变软化时的结果与既有文献给出的相应解析结果完全吻合，且与有限元法计算的结果较为接近，是一种相对合理且准确的两向不等压深埋软岩巷道围岩塑性区的估算方法。
关键词

两向不等压深埋软岩巷道塑性区流变近似解
基金项目(Foundation)

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2010YL01)
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