考虑渗流和剪胀的圆形巷道围岩广义SMP准则解

潘继良^1,2,3，任奋华^1,2,3

1. 北京科技大学土木与资源工程学院2. 北京科技大学城市与地下空间工程北京市重点实验室3. 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室

摘 要：本文基于广义SMP准则,综合考虑中间主应力、孔隙水压力和围岩的剪胀特性,建立了巷道围岩的理想弹塑性模型。根据弹塑性理论,推导了渗流作用下的围岩应力场、位移场和塑性区半径的统一解析解。结合具体算例对SMP准则计算得到的围岩应力分布和塑性区半径与Mohr-Coulomb（M-C）准则进行了对比,并对孔隙水压力和围岩剪胀角等影响因素进行了分析。研究结果表明:SMP准则计算得到的塑性区半径小于M-C准则,说明M-C准则相较于SMP准则更为保守;孔隙水压力对巷道围岩的位移场具有很大的影响,表现为孔隙水压力越大,巷道洞壁附近围岩位移量越大,且围岩塑性区半径和弹塑性交界面处的峰值切向应力与孔隙水压力成正比;采用相关联流动法则会低估围岩的强度,不考虑剪胀则会低估围岩的实际变形。

关键词：圆形巷道;渗流;剪胀性;中间主应力;弹塑性分析;