基于双屈服面模型的圆形软岩巷道围岩变形弹塑性解

李浩¹，白海波¹，武建军²，孟庆彬¹，王迎超¹，赵慧明³，黄卫星¹，马凯¹，郑磊¹

1. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室2. 山西中煤华晋能源有限责任公司3. 中国矿业大学理学院

摘 要：软岩巷道过大的径向位移对煤矿生产有较大影响。基于双屈服面模型,利用某种泥岩材料的常规三轴实验数据,分别拟合了以第一、第三塑性主应变（ε₁^p,ε₃^p）为硬化参量的加载面,根据对完全加载假设的验证,推导了此泥岩材料的非关联流动法则,得到了围岩塑性区范围和径向位移的解。研究结果表明:该泥岩材料的2个加载面形式为二次函数,各项系数均可表示为ε₁^p或ε₃^p的一次函数,由此确定塑性应变增量分量的大小;推导出的非关联流动法则中含有常数项,其原因为:在加载过程中,会先达到以ε₃^p为硬化参量的加载面,当ε₁^p恰好为0时,ε₃^p即为该常数的值;考虑了岩石的非线性应变软化特征,排除了"人为假定流动法则"等主观因素的干扰,求解了塑性区范围和径向位移的解析解,得到了在一定地应力和该岩性条件下二者与开挖半径的线性拟合公式。

关键词：双屈服面模型;加载面;非关联流动法则;非线性应变软化;圆形巷道;弹塑性解;