考虑时空效应的掘进巷道围岩力学模型分析及应用

牛宏新

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现场实践表明在巷道掘进过程中,围岩的变形与掘进面约束作用和围岩蠕变作用密切相关,为了研究时空效应对掘进面附近围岩变形和塑性区分布的影响规律,假设巷道围岩符合Burgers体与Mohr-Coulomb准则组成的黏弹塑性蠕变模型,通过引入应力释放方程,建立黏弹性和黏弹塑性力学模型,用距掘进面距离和掘进面平均推进速度表示掘进时间,推导巷道掘进围岩变形、塑性区宽度等与距掘进面距离之间的数学关系式。结合实际工程案例,对黏聚力、内摩擦角、巷道半径等影响掘进面附近围岩变形大小的参数进行敏感性分析,并讨论塑性区大小的分布规律,最后将本文理论值与现场监测结果进行对比,验证理论可靠性。结果表明:随着掘进面向前推进,黏聚力c、内摩擦角φ和半径r_(a)等参数线性增加时,围岩变形表现为非线性减小;在距离掘进面一定范围内,围岩没有塑性区产生,自身能够保持稳定;依据现场围岩变形监测结果,表明时空效应对掘进面附近的围岩变形具有一定影响,将理论值与现场监测值对比,显示理论计算的变形值与现场监测的围岩变形量大小接近,围岩变形趋势基本一致,说明使用本文提出的理论关系式预估时空效应影响下围岩的变形趋势、变形值较为可靠,可以为掘进巷道前期支护提供相关的理论指导。

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来源
《山西焦煤科技》 |2022年第6期|37-42|共7页
作者
牛宏新;
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作者单位

新疆水利水电勘测设计研究院;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类 TD322.4;
关键词
巷道掘进; 时空效应; 黏弹塑性; 围岩位移; 解析解;

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