矩形巷道圍巖受力與變形破壞特征研究.pdf

1、在實(shí)際的地下工程中，矩形巷道作為礦井下常見的一種巷道，由于其具有掘進(jìn)施工相對簡單、成巷速度快、有利于采煤工作面端頭支護(hù)和回采工作面的快速推進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，在我國煤礦井下廣泛使用。目前，關(guān)于圓形巷道變形破壞特征的研究已經(jīng)形成了比較完整的理論分析體系，而對矩形巷道圍巖受力與變形破壞的理論研究相對較少。因此，對矩形巷道圍巖受力與變形破壞機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究具有十分重要的理論意義和工程意義。本文通過理論分析與數(shù)值模擬的方法，研究了矩形巷道圍巖應(yīng)力分

2、布規(guī)律及塑性區(qū)寬度與形態(tài)的問題，得出了以下主要成果:
　　(1)基于復(fù)變函數(shù)理論，運(yùn)用保角變換的方法，得出了矩形巷道外圍巖到復(fù)平面單位圓上的映射函數(shù)，推導(dǎo)出矩形巷道圍巖應(yīng)力的表達(dá)式，進(jìn)一步的分析了寬高比、側(cè)壓系數(shù)及巷道埋深改變時(shí)矩形巷道圍巖的應(yīng)力的變化規(guī)律。
　　(2)通過FLAC3D軟件模擬了寬高比和側(cè)壓系數(shù)不同的情況下矩形巷道圍巖應(yīng)力分布、巷道項(xiàng)底板及兩幫位移變形，系統(tǒng)的分析了矩形巷道圍巖的變形破壞受側(cè)壓系數(shù)和巷道寬高比

3、的影響變化規(guī)律。
　　(3)基于極限平衡理論和應(yīng)力平衡原理，推導(dǎo)出了Zienkiewicz-Pande準(zhǔn)則下矩形巷道圍巖塑性區(qū)寬度的解析解;通過算例分析，進(jìn)一步的分析巷道寬度、原始地應(yīng)力、巖體的內(nèi)聚力與內(nèi)摩擦角等參量改變時(shí)巷道圍巖塑性區(qū)寬度的變化規(guī)律。通過將本文的Zienkiewicz-Pande準(zhǔn)則解與Drucker-Prager準(zhǔn)則解和Mohr-Coulomb準(zhǔn)則解進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了Zienkiewicz-Pande準(zhǔn)則解的正