不同主应力方向下隧洞围岩应力分布及塑性区特征分析

作     者：赵宏刚 尹光志 黄滚 蒋长宝 ZHAO Honggang;YIN Guangzhi;HUANG Gun;JIANG Changbao

作者机构：重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400030 重庆大学资源与安全学院重庆400030 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2023年第40卷第1期

页      面：135-144页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51674049 51674048) 

主　　题：主应力方向 复变函数 切向应力 洞壁破坏 塑性区 

摘      要：隧洞开挖过程中主应力方向发生改变,造成围岩应力分布与塑性区随之产生变化,显著影响着隧洞围岩的稳定及支护。以椭圆形隧洞为例,模拟不同主应力方向下隧洞围岩的破坏,基于复变函数和强度准则建立不同主应力方向下不同深度的围岩应力解析解和塑性区模型,结果显示:主应力方向与椭圆形隧洞非共面时,围岩应力呈“斜哑铃状分布,最大切向应力处于顶底部与侧帮之间的位置,且随着距临空面深度的增大,最大切向应力逐渐靠近水平主应力方向;随着主应力方向与隧洞夹角的增大,洞壁处的最大切向应力集中点由隧洞侧帮逐渐靠近隧洞顶底部,且洞壁破坏范围逐渐减小;随着主应力方向与隧洞夹角的增大,椭圆形隧洞围岩塑性区逐渐远离侧帮中心处,塑性区范围和最大深度逐渐减小。不同主应力方向下围岩塑性区最大深度所处位置平行或近似平行于水平主应力方向。