基于四阶段应力-应变模型的深部巷道围岩弹塑性分析

为分析巷道破裂区范围，基于统一强度准则和非关联流动法则，考虑中间主应力及扩容系数的影响，建立了深部巷道围岩弹性区-塑性区-软化区-破裂区四阶段应力-应变模型，并求得围岩应力、应变及变形的封闭解。结合工程案例，分析了不同强度参数、应力-应变模型、剪胀角、残余黏聚力等对围岩状态变化的影响。研究结果表明：强度参数对围岩应力、应变及峰后破坏范围均具有重要影响。随着强度参数的不断增加，围岩环向应力峰值及峰后破坏范围均不同程度增大，应力曲线左移；扩容系数与强度参数和剪胀角均成正相关关系；随着残余黏聚力的不断增加，围岩峰后破坏范围及表面位移均呈现出非线性减小特征，其减小速率不断降低；与其他应力-应变模型相比，围岩峰后破坏区位移呈现出EBM>EPBM>ESM>本文模型>EPM的变化特征。此外，随着峰后破坏区剪胀角的不断增加，其围岩表面位移也不同程度增加：破裂区剪胀角对其影响最为显著，软化区剪胀角次之，塑性区剪胀角影响最小。这些分析结果可为围岩稳定性分析及支护参数设计提供重要理论依据。