非等压圆形巷道围岩塑性区边界方程及应用

论文摘要

由于双向非等压应力条件作用下的圆形巷道弹塑性问题求解难度较大,目前难以得到精确解析解。基于Mohr-Coulomb强度准则,将Kirsch解代入塑性条件中研究了非等压应力条件下圆形巷道围岩塑性区近似边界方程、分析了塑性区影响因素及形成力学机制。结果表明:侧压系数影响塑性区形态,原岩应力方向影响蝶形塑性区蝶叶方位,巷道半径与围岩岩性对塑性区形态均没有影响,但对塑性区的发育深度起着决定作用;侧压系数不等于1时,最大主应力方向不再平行于巷道切向,最小主应力方向不再经过巷道中心位置,引起围岩剪切破坏方向发生变化,而塑性区的扩展受控于最大剪应力的分布,此时塑性区形态偏离圆形;剪应力峰值点曲线与塑性区边界均随侧压系数变化而发生变化,但塑性区边界总是位于剪应力云图中最大剪应力峰值位置,且侧压系数越小主应力方向变化越大,塑性区不规则形态越明显;该求解方法没有考虑塑性区对弹性区应力的影响,属于近似求解法,但塑性区形态、发育规律与数值模拟结果相一致,并对解决工程问题具有指导作用,说明该塑性区边界方程近似解法是可信的。通过该近似方程能够掌握巷道围岩塑性区发育扩展规律,依此提出的可接长锚杆支护技术能够有效解决深部巷道锚杆易随顶板整体下沉、锚索破断引发的冒顶问题,较好的消除了冒顶隐患。

论文目录

• 1 围岩塑性区边界方程计算
•   1.1 力学模型
•   1.2 围岩塑性区边界方程计算
•   1.3 影响因素分析
•     1.3.1 侧压系数的影响
•     1.3.2 原岩应力方向的影响
•     1.3.3 岩性的影响
•     1.3.4 巷道半径的影响
• 2 塑性区不规则形态力学机制
•   2.1 理论分析
•   2.2 数值模拟分析
• 3 塑性区理论在巷道支护中的指导应用
•   3.1 塑性区扩展控制方法
•   3.2 塑性区控制技术
• 4 工程实例分析
•   4.1 试验巷道地质条件及顶板变形破坏特点
•   4.2 支护方案及关键参数
•   4.3 应用效果
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王卫军,董恩远,袁超

关键词: 非等压,塑性区,边界方程,冒顶,可接长锚杆

来源: 煤炭学报 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室

基金: 国家自然科学基金资助项目(51434006,51874130),湖南省研究生科研创新资助项目(CX2017B648)

分类号: TD353

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.5035

页码: 105-114

总页数: 10

文件大小: 735K

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