金属矿山 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (6): 68-76.
潘 登,刘英杰,宋志超,高 星,张迪迪
PAN Deng,LIU Yingjie,SONG Zhichao,GAO Xing,ZHANG Didi
摘要: 在圆形洞室开挖后的围岩稳定性分析中,如何同时考虑围岩峰后剪胀效应与损伤演化及其耦合影响的 力学机制尚不清晰。基于Mohr-Coulomb准则,构建了耦合剪胀与损伤的弹塑性分析模型,通过塑性势函数建立了剪 胀角与塑性应变的关系,进而推导出以塑性体积应变为表征的损伤演化方程,从而将围岩的峰后应变软化特性与剪 胀引起的体积膨胀及损伤发展有机联系起来。针对塑性区控制方程的非线性难题,采用了有限差分法进行分层求 解,提出了一个半数值半解析的应力—应变—损伤迭代计算流程,进而可求解得到围岩的应力、应变及损伤变量的分 布。研究结果表明:所建立的耦合模型通过了案例验证,相较于传统的强度参数线性软化方法,本模型基于物理机制 (体积膨胀导致损伤)描述峰后软化行为,更具一般性与合理性;损伤参数β和剪胀角ψ的增大会加剧洞壁损伤,并导 致塑性区与松动圈范围显著扩大,但两者均不影响围岩最大周向应力值;损伤参数β对围岩径向应力恢复至原岩应力 水平的速率具有显著影响,且β越大,恢复越慢,而剪胀角ψ对此恢复速率的影响可忽略不计。上述定量与定性结论 可为地下工程围岩稳定性评估与控制提供重要参考。
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