深部圆形巷道破裂围岩的弹塑性分析

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1、第26卷第5期岩石力学与工程学报Vol.26No.52007年5月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMay，2007深部圆形巷道破裂围岩的弹塑性分析蒋斌松，张强，贺永年，韩立军(中国矿业大学建筑工程学院，江苏徐州221008)摘要：随着大量煤矿矿井开采深度的增加，在高围压的作用下，巷道围岩普遍出现破裂，而且围岩破裂范围在扩大的同时，往往出现继续破坏的现象。针对长的圆形巷道，将巷道围岩分成破裂区、塑性区和弹性区，采用Mohr-Coulomb准则，进行非关联弹塑性分析，获得其应力

2、和变形的封闭解析解。通过利用在弹塑交界处应力连续的条件以及在破裂和塑性交界处径向应变连续的条件，获得确定围岩破裂区和塑性区半径的解析式。最后，给出一个算例，分析其破裂区和塑性区应力、应变的分布特点以及破裂区范围的影响。利用所获得的结果，可以为巷道的稳定性分析以及支护设计提供理论依据。关键词：采矿工程；圆形巷道；围岩；破裂区；弹塑性分析；解析解中图分类号：TD31文献标识码：A文章编号：1000–6915(2007)05–0982–05ELASTOPLASTICANALYSISOFCRACKEDSURROUNDINGROCKSI

3、NDEEPCIRCULAROPENINGSJIANGBinsong，ZHANGQiang，HEYongnian，HANLijun(SchoolofArchitectureandCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou，Jiangsu221008，China)Abstract：Withtheincreaseofminingdepthofalotofcoalmines，exertedbythehighin-situstress，thesurroundi

4、ngrocksinopeningsisfracturedfrequently.Atthesametime，theregionofthecrackedsurroundingrocksenlarges；andthesurroundingrocksre-crack.Foralongandcircularmineopening，thesurroundingrocksaredividedintothreeregions，i.e.thecrackedregion，theplasticregionandtheelasticregion.Wi

5、thMohr-Coulombyieldcriterion，themechanicalbehaviorofthesurroundingrocksissimulatedbyanelastoplasticmodel.Theclosed-formanalyticalsolutionsforthestress，strainanddisplacementinthethreeregionsarederivedinatheoreticallyconsistencywaybyusinganon-associatedflowrule.Accord

6、ingtotheconditionsthatthestressesarecontinuousattheelastoplasticinterfaceandthattheradialstrainsarecontinuousattheplastic-crackedinterface，thecomputationalformulaetodeterminetheradiiofcrackedandplasticregionsareobtained.Finally，anexampleisanalyzedtoshowthecharacteri

7、sticsofstressandstraindistributionsinthecrackedandplasticregionsandtheinfluenceofcrackedregionradiusonthem.Itprovidestheoreticalfoundationsforthestabilityanalysisofmineopeningsandreinforcementofthecrackedsurroundingrock.Keywords：miningengineering；circularopening；sur

8、roundingrocks；crackedregion；elastoplasticanalysis；analyticalsolution收稿日期：2006–09–27；修回日期：2006–12–28基金项目：国家自然科学基金重大项目(50490273)作者简介：蒋斌松(196