采用理论分析、数值模拟、现场案例分析的方法,从巷道围岩塑性区演化扩展与能量释放入手,研究了不同形态塑性区对应力变化的响应规律.建立了一个以塑性区形态系数为量化指标、以塑性区形态特征为评估判定依据、能够对处在一定应力与围岩环境中的巷道进行量化的冲击风险性评估方法.结果表明:圆形、椭圆形塑性区范围小、应力响应迟钝,蝶形塑性区范围大、应力响应敏感;应力改变会引发蝶形塑性区大范围扩展,并释放大量弹性能,随着蝶形形态的发展,塑性区对应力响应程度呈递增趋势;巷道围岩塑性区形态为圆形、椭圆形时冲击风险低,蝶形时冲击风险较高,且随着蝶形形态的发展,冲击风险性不断增大;塑性区形态系数量化表征了塑性区的形态演化规律,可以定量判别巷道围岩塑性区形态类别,同时可以量化塑性区所处的演化阶段,可作为巷道冲击风险性的量化评估指标.

国家自然科学基金项目（51704294,51434006）；

1 蝶形塑性区的致灾特性
1.1 力学模型
1.2 应力敏感性响应
1.2.1 最大围压方向加载
1) 塑性区形态演化规律
2) 加载过程塑性区的响应规律
1.2.2 最小围压方向卸荷
1) 塑性区形态演化规律
2) 卸荷过程塑性区的响应规律
1.3 能量释放规律
1.4 不同形态塑性区的致灾性对比
2 塑性区形态与巷道冲击风险性关系
1) 无蝶稳定区
2) 蝶形风险区
3) 塑性区形态演化与冲击风险性
3 巷道冲击风险性量化评估流程
3.1 塑性区形态系数的力学内涵
3.2 巷道冲击风险性量化评估方法
1) 区域应力场评估
2) 围岩地质力学参数评估
3) 巷道围岩稳定性确定
4) 冲击风险性判定
4 案例分析与验证
4.1 工程背景
4.2 巷道区域应力场评估
4.3 围岩地质力学参数
4.4 冲击风险性判定分析与验证
4.4.1 塑性区应力响应分析
4.4.2 能量释放分析
4.4.3 理论判定分析与验证
5 结 论

郭晓菲,郭林峰,李臣,马念杰,赵志强,霍天宏.基于塑性区形态系数的巷道冲击风险性量化评估方法[J].中国矿业大学学报,2021,50(01):39-49+78.