基于LevyMises本构关系及HoekBrown屈服准则的轴对称圆巷理想弹塑性解

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1、万方数据第29卷第4期岩石力学与工程学报V01．29No．42010年4月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringApril，2010基于Levy．Mises本构关系及Hoek—Brown屈服准则的轴对称圆巷理想弹塑性解侯公羽，牛晓松(中国矿业大学力学与建筑工程学院，北京_100083)摘要：采用增量型本构关系即Levy．Mises本构关系及Hoek-Brown屈服准则，对轴对称圆巷进行理想弹塑性条件下的理论求解。分别采用该求解公式、卡氏求解公式、基于Drucke

2、r-Prager屈服准则求解公式以及数值模拟(FLApD)试验等，对常规的工程实例进行计算，分析、研究不同求解公式计算结果的异同性。采用Levy—Mises本构关系及广义Hock-Brown屈服准则，进行理想弹塑性条件下的半解析半数值解求解。关键词I岩石力学；Levy．Mises本构关系：理想弹塑性解；Hock-Brown屈服准则；基于Drucker-Prager屈服准则的解中图分类号：Tu45文献标识码lA文章编号l1000—6915(2010)04—0765—13PERFECTELASToPLASTICS

3、oLUTIoNoFAXISYMMETRICCYLINDRICALCAVITYBASEDoNLEVY．MISESCoNSTITUTIVERELATIoNANDHoEl(．BROWNFAILURECRITERIoNHOUGongyu，NIUXiaosong(SchoolofMechanicsandCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beifing100083，China)Abstract：Theoreticalsolutionofaxisym

4、metriccylindricalcavityunderperfectelastoplasticconditioniSaddressedbyadoptingtheLevy．MisesconstitutiverelationandHoek—Brownfailurecriterion．Theauthorscompletethecalculationofroutineengineeringexamplesadoptingthesolutionformula，solutionformulaofKastnerequat

5、ion，solutionformulabasedOilDrucker-Prageryieldcriterion，andnumericalsimulationexperiments(FLAC’’respectively．Moreover，theauthorsanalyzeandstudythesimilaritiesanddifferencesoftheresultscalculatedbydifferentsolutions．Intheend，semi—analyticalandsemi-numericals

6、olutionsunderperfectelastoplasticconditionareaddressedbyadoptingtheLevy-MisesconstitutiverelationandgeneralizedHock-Brownfailurecriterion．Keywordstrockmechanics；Levy-Misesconstitutiverelation；perfectelastoplasticsolution；Hock-Brownfailurecriterion：solutionb

7、asedonD—Pfailurecriterion1引言20世纪50，60年代，轴对称圆巷围岩的理想弹塑性分析解答——即著名的卡斯特纳方程(Kastnerequation)被推导出来了，该方程一直被业界沿用至今【1～61。然而，卡氏方程求解存在的不足和缺陷是不能忽略的：(1)对支护反力的力学处理存在理论缺陷且不具有工程实际意义。(2)没有考虑沿巷道轴向方向的应力分量匝。事实上，因为没有牧麓日期l2009—07—19；修回日期l2009—12—31基金项目t中央高校基本科研业务费资助项目作者筒介一蝴(1965—

8、1。男，博士，1986年毕业于西安矿业学院采矿系矿井建设专业，现任教授、博士生导师，主要从事岩土工程、岩石力学方面的教学与研究工作。E—mail：hgyht@126．gOITl；hgyht@sohu．conl万方数据·766·岩石力学与工程学报2010矩使用塑性本构关系，也无法对塑性区的正进行求解。(3)没有求解围岩开始屈服时的原岩应力阈值。根据侯公羽17瑚】的研究成果，巷道在开挖之后的瞬间就完成了