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作者：刘家顺;王思宇;左建平;郑智勇;张馨;贾宝新;
单位：辽宁工程技术大学土木工程学院;中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院;中铁十八局集团有限公司;
摘要：巷道开挖引起的应力扰动将引起围岩塑性区变化,导致围岩不均匀变形、顶板塌方和冒顶等工程灾害。为研究侧压力系数(λ)和主应力方向对围岩塑性区的影响,基于蝶形塑性区理论,引入主应力偏转角(α),构建考虑主应力方向的围岩塑性区边界方程,研究不同侧压力系数和主应力偏转角作用时围岩塑性区的演化规律,并利用FLAC~(3D)进行数值模拟验证。结果表明:不同λ和α作用时,巷道围岩塑性区呈现圆形(CS型)、椭圆形(OS型)和蝶形(BS型)3种形态特征,其中λ影响塑性区形态, α影响围岩破坏位置,二者共同影响塑性区的扩展范围。蝶叶与竖直方向夹角随主应力偏转角度呈线性变化。基于模糊数学理论,提出了软岩塑性区形态模糊评价方法。以高家梁煤矿20110工作面为工程背景,采用数值模拟和现场松动圈测试等方法,验证了评价方法的可靠性。针对性地提出了“长短锚杆(索)+钢筋网+喷射混凝土+浅层注浆”相结合的非对称耦合支护方案,显著降低了围岩表面收敛变形。研究成果可为地下工程围岩变形控制与灾害防治提供理论支撑。
关键词：软岩巷道;;蝶形塑性区;;主应力偏转;;数值模拟;;模糊数学
基金资助：国家自然科学基金资助项目(52374091,52225404,52104088);; “兴辽英才计划”青年拔尖人才资助项目(XLYC2403057);; 岩土力学与工程安全全国重点实验室开放基金资助项目(SKLGME2022021)
