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非均匀应力场中矩形巷道围岩塑性区扩展规律及等效外接圆理论解析方法
1
作者
郭晓菲
靳祎炜
张红凯
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期870-883,共14页
矩形巷道在煤矿井下应用广泛,但其周围应力分布复杂,其围岩塑性区状态难以进行理论解析。通过数值模拟方法探究不同宽高比矩形巷道在非均匀应力场中围岩塑性区的扩展规律,从塑性区形态、范围、集中位置三个维度与对应外接圆进行映射对照...
矩形巷道在煤矿井下应用广泛,但其周围应力分布复杂,其围岩塑性区状态难以进行理论解析。通过数值模拟方法探究不同宽高比矩形巷道在非均匀应力场中围岩塑性区的扩展规律,从塑性区形态、范围、集中位置三个维度与对应外接圆进行映射对照,提出矩形巷道围岩塑性区的等效外接圆理论解析方法。研究表明:(1)非均匀应力场中矩形与对应外接圆巷道围岩塑性区形态演化规律一致,均呈现圆形、椭圆形、蝶形3种形态;(2)矩形巷道宽高比ν﹤2时(已满足现场实际需要),塑性区最大半径不超过对应外接圆的15%,ν值越接近1等效外接圆理论解析方法的误差越小,当ν=1时误差趋近于0;(3)出现蝶形塑性区后矩形与对应外接圆巷道塑性区蝶叶角收敛值均集中在34°~39°,当ν﹤2时,两者蝶叶角差值在1°~3°;(4)非均匀应力场中ν﹤2时塑性区形态、范围、主要集中位置可通过等效外接圆方法进行理论解析。
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关键词
蝶形塑性区
矩形巷道
非均匀应力场
等效外接圆
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职称材料
基于Drucker-Prager准则的三维应力场下围岩塑性区近似解
2
作者
刘洪涛
梁嘉璐
+2 位作者
韩子俊
刘勤裕
乔钟槿
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期909-920,共12页
为了研究三维应力场下巷道围岩的稳定性,基于Drucker-Prager准则,以弹塑性力学为理论基础,通过引入轴向应力解推导了三维应力场下的巷道围岩塑性区边界方程,对不同应力场条件下的围岩塑性区形态及尺寸展开分析,对比分析了巷道围岩的内...
为了研究三维应力场下巷道围岩的稳定性,基于Drucker-Prager准则,以弹塑性力学为理论基础,通过引入轴向应力解推导了三维应力场下的巷道围岩塑性区边界方程,对不同应力场条件下的围岩塑性区形态及尺寸展开分析,对比分析了巷道围岩的内聚力、内摩擦角、泊松比和巷道半径变化的条件下,5种Drucker-Prager系列屈服准则对塑性区形态及尺寸的影响,并基于演化特性提出实际工程意义。结果表明:水平侧压的增减对巷道围岩的塑性区形态影响程度较大,过高或过低的水平侧压会使巷道围岩呈蝶形扩展;轴向侧压的增减对巷道围岩的塑性区形态影响较小,对围岩的塑性区尺寸影响较大,相同水平侧压下,不同轴向侧压会使围岩的塑性区尺寸变化呈碗状发展;内聚力、内摩擦角和巷道半径变化时,不同Drucker-Prager准则下巷道围岩塑性区尺寸变化规律具有一致性,选取不同Drucker-Prager准则会对巷道围岩塑性区的计算结果产生影响。
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关键词
塑性区
蝶形破坏
DRUCKER-PRAGER准则
三维应力场
巷道支护
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职称材料
题名
非均匀应力场中矩形巷道围岩塑性区扩展规律及等效外接圆理论解析方法
1
作者
郭晓菲
靳祎炜
张红凯
机构
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院
煤炭行业巷道支护与围岩控制工程研究中心
出处
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期870-883,共14页
基金
国家自然科学基金(52004289)
中央高校基本科研业务费(2022XJNY01)。
文摘
矩形巷道在煤矿井下应用广泛,但其周围应力分布复杂,其围岩塑性区状态难以进行理论解析。通过数值模拟方法探究不同宽高比矩形巷道在非均匀应力场中围岩塑性区的扩展规律,从塑性区形态、范围、集中位置三个维度与对应外接圆进行映射对照,提出矩形巷道围岩塑性区的等效外接圆理论解析方法。研究表明:(1)非均匀应力场中矩形与对应外接圆巷道围岩塑性区形态演化规律一致,均呈现圆形、椭圆形、蝶形3种形态;(2)矩形巷道宽高比ν﹤2时(已满足现场实际需要),塑性区最大半径不超过对应外接圆的15%,ν值越接近1等效外接圆理论解析方法的误差越小,当ν=1时误差趋近于0;(3)出现蝶形塑性区后矩形与对应外接圆巷道塑性区蝶叶角收敛值均集中在34°~39°,当ν﹤2时,两者蝶叶角差值在1°~3°;(4)非均匀应力场中ν﹤2时塑性区形态、范围、主要集中位置可通过等效外接圆方法进行理论解析。
关键词
蝶形塑性区
矩形巷道
非均匀应力场
等效外接圆
Keywords
butterfly plastic zone
rectangular roadway
non-uniform stress field
equivalent circumcirble
分类号
TD322 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
基于Drucker-Prager准则的三维应力场下围岩塑性区近似解
2
作者
刘洪涛
梁嘉璐
韩子俊
刘勤裕
乔钟槿
机构
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院
煤炭行业巷道支护与围岩控制工程研究中心
出处
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期909-920,共12页
基金
国家自然科学基金(U22A20165,52004289)
中央高校基本科研业务费(2022XJNY01)。
文摘
为了研究三维应力场下巷道围岩的稳定性,基于Drucker-Prager准则,以弹塑性力学为理论基础,通过引入轴向应力解推导了三维应力场下的巷道围岩塑性区边界方程,对不同应力场条件下的围岩塑性区形态及尺寸展开分析,对比分析了巷道围岩的内聚力、内摩擦角、泊松比和巷道半径变化的条件下,5种Drucker-Prager系列屈服准则对塑性区形态及尺寸的影响,并基于演化特性提出实际工程意义。结果表明:水平侧压的增减对巷道围岩的塑性区形态影响程度较大,过高或过低的水平侧压会使巷道围岩呈蝶形扩展;轴向侧压的增减对巷道围岩的塑性区形态影响较小,对围岩的塑性区尺寸影响较大,相同水平侧压下,不同轴向侧压会使围岩的塑性区尺寸变化呈碗状发展;内聚力、内摩擦角和巷道半径变化时,不同Drucker-Prager准则下巷道围岩塑性区尺寸变化规律具有一致性,选取不同Drucker-Prager准则会对巷道围岩塑性区的计算结果产生影响。
关键词
塑性区
蝶形破坏
DRUCKER-PRAGER准则
三维应力场
巷道支护
Keywords
plastic zone
butterfly failure
Drucker-Prager criterion
three-dimensional stress field
roadway support
分类号
TD32 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
非均匀应力场中矩形巷道围岩塑性区扩展规律及等效外接圆理论解析方法
郭晓菲
靳祎炜
张红凯
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
基于Drucker-Prager准则的三维应力场下围岩塑性区近似解
刘洪涛
梁嘉璐
韩子俊
刘勤裕
乔钟槿
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024
0
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