基于Hoek-Brown强度准则的巷道围岩弹塑性研究.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004-9665／2011／19(5)·0637—05基于Hoek—Brown强度准则的巷道围岩弹塑性研究术潘阳①赵光明①②孟祥瑞①(①安徽理工大学能源与安全学院淮南232001)(②煤炭资源与安全开采国家重点实验室徐州221116)摘要巷道围岩区域划分和分析是确定巷道里锚杆支护、松散地压的主要依据。巷道围岩位移是煤矿巷道断面设计、确定变形地压等的主要根据。本文采用Hoek—Brown强度理论和极限平衡方程通过对侧压力系数为1的圆形理想巷道的巷道围岩进行弹塑性分析。通过上述计算求出围岩巷道的塑性半径、应力及位移，与目前广

2、泛采用的以Mohr—Coulomb为屈服强度准则的修正的芬纳公式作为比较。关键词巷道围岩弹塑性分析Hoek—Brown强度准则中图分类号：TU457文献标识码：AELASTRo．PLASTRCRESEARCHoFSURRoUNDINGRoCKBASEDoNHoEK．BRoWNSTRENGTHCRITERIoNPANYang①ZHAOGuangming①②MENGXiangrui①((~)SchoolofMiningandSafety，AnhuiUniversityofScienceandTechnology，Huainan232001)((~StateKeyLaboratoryofCoa

3、lResourcesandSafeMining，Xuzhou221116)AbstractThesurroundingrockzoningandanalysisarethemainbasistodeterminetheroadwayboltingandloosegroundpressure．Displacementofsurroundingrockisthemainparameterforthedesignofcoalminetunnelcrosssectionandthedeterminationofdistortiongeostaticpressure．Thispaperadopts

4、Hoek—Brownstrengththeoryandlimitequilibriumequationandcarriesouttheelasto—plasticanalysisofanidealizedroadwaysurroundingrockwithaunitlateralpressurecoeficient．Itderivestheplasticzoneradius，stressfieldanddisplacementsofthesuroundingrock．Theresultsarefurthercomparedwiththeresultsdeterminedfromthewi

5、delyusedFennnerformulaassociatedwiththeMohr—Coulombyieldstrengthcriterion．KeywordsSuroundingrock，Elastro—Plastrcanalysis，Hoek·Brownstrengthcriterion继续保持弹性状态，弹性理论的基本定律仍然适用。1引言这时，围岩是稳定的，巷道可以不加支护；二是围岩的次生应力状态超过了岩体的屈服极限形成塑性状地下工程的开挖，使得原有的平衡状态被打破，态，形成了围岩的弹塑性区域。这时，处于塑性区的引起了地下围岩应力的重新分布。围岩的次生应力围岩将产生塑性流动，并伴

6、随出现破坏现象。为了状态可能出现2种情况：一是围岩的次生应力状态保证巷道的稳定，必须采取支护措施。确定围岩的$收稿日期：2010—08—30；收到修改稿日期：2011—02—28．第一作者简介：潘阳，从事矿山压力与岩层控制研究．Email：panyang1022@163．con638JournalofEngineeringGeology工程地质学报2011塑性区的范围，才能更好的选择支护措施。通常，计算圆形巷道塑性区应力以及半径采用Mohr—Cou—lomb强度理论的修正的芬纳公式求解，本文采用Hoek—Brown强度理论结合平衡方程求解圆形巷道的塑性区应力以及塑性区的半径和位移。Pn一

7、+_2Hoek—Brown强度理论最初Hoek和Brown根据岩体性质的理论与实践经验，用试验法导出了岩块和岩体破坏时主应力图1巷道围岩的弹塑性区域之间的关系Fig．1Theelastic—plasticzoneofsurroundingrockor1or3+morc3+SO"式中，or，or，为岩体破坏时的最大，最小主应力(压3．1围者的型性区压力应力为正)为岩块的单轴抗压强度；m，s为与岩性及结构面情况有关的常数。可根据Hoek