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基于岩石长期强度的深埋巷道围岩弹塑性分析

2021-01-29经来旺郝朋伟陈飞宇

安徽理工大学学报(自然科学版) 2020年5期
关键词:围岩变形

经来旺,赵 翔,经 纬,郝朋伟,陈飞宇

(1.安徽理工大学力学与光电物理学院,安徽 淮南 232001;2.安徽理工大学土木建筑学院,安徽 淮南 232001)

巷道围岩弹塑性分析对巷道围岩稳定性评估和定量支护设计至关重要,长期以来,国内外学者多采用Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则进行弹塑、脆性分析[1-5]。近年来,考虑到中间主应力对塑性区围岩破坏产生的重要影响[6],张小波、陈梁、骆开静等[7-9]485采用Drucker-Prager准则求得了围岩弹塑性封闭解析解;曾开华、王凤云等[10-12]结合统一强度理论求得了围岩弹塑性应力和位移解析解;朱建明、吴则祥、吕彩忠等[13-15]验证了SMP准则的正确性并得到围岩塑性区应力和最优支护力的SMP新解。然而,这些研究成果鲜有考虑岩体的蠕变特性,绝大多数以特定围压下岩石试件的瞬时极限抗压强度作为力学模型中的峰值应力,严重忽略了岩土类材料的时效变形特性。事实上,巷道围岩变形稳定后围岩中存在的最大应力为岩石的长期强度,它是衡量岩石是否会发生稳定蠕变的分界值。在建立力学模型时,若忽视这一指标,则会导致理论计算结果与工程实际相差甚大。

为了研究蠕变及蠕变作用下的原岩应力和支护阻力对塑性区围岩变形的影响,本文基于以岩石长期强度作为峰值应力的3阶段应变软化模型和SMP准则,求得了围岩变形分区弹塑性新解,并结合工程实例展开塑性区围岩变形分析。

1 理论分析

1.1 基本假设

①巷道为深埋圆形无限长平巷;②围岩为连续、均质且各向同性的岩体;……

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