针对高湿环境下弱胶结软岩巷道围岩稳定性问题,建立水环境-非均匀地压联合作用下弱胶结围岩系统力学模型,基于弹性位移势理论和叠加原理,推演水环境和非均匀应力场共同作用下围岩弹性应力公式,然后基于极限平衡法获得塑性区边界的隐函数计算方法,最后详细分析湿度场、侧压系数对围岩主偏应力和塑性区范围的影响。结果表明:高湿环境下,硐壁将不出现拉应力,但湿度会造成临空面切向应力急剧增大,若超过单轴强度极限,则会加剧围岩的破坏;湿度影响导致围岩临空面主偏应力增大,同时由临空面向围岩深处衰减速率增大,但越过湿度影响边界后,主偏应力发生突变,围岩将呈现塑-弹-塑的变形状态,巷道支护难度提高;若非均匀应力场下围岩塑性区呈蝶形分布,则高湿环境会使得蝶形尖端贯通;若围岩塑性区呈椭圆状分布,则在湿度影响边界出现新月状或环形狭长塑性区;高湿环境下,围岩塑性区内部会产生弹性核。这些都将加剧围岩的失稳。

国家自然科学基金项目（51774196,52074169）；山东科技大学科研创新团队支持计划项目（2019TDJH101）；

1 水环境与非均匀地压联合作用弱胶结围岩力学模型
2 弱胶结围岩应力场
2.1 水分入渗产生的膨胀应力
2.2 非均匀地压产生的围岩应力
3 主偏应力及围岩塑性区边界
4 结果分析与讨论
4.1 围岩弹性应力场演化规律
4.1.1 硐室内壁切向应力演化规律
4.1.2 围岩主偏应力场演化规律
4.2 围岩塑性区演化规律
5 结 论

赵增辉,杨鹏,张明忠,吕显州,陈绍杰.水环境和非均匀地压联合作用下弱胶结软岩巷道围岩稳定性解析[J].采矿与安全工程学报,2022,39(01):126-135.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2020.0580.