高地应力区巷道断面形状对围岩稳定的模型试验

摘要

本文采用相似材料模拟实验，研究了在高地应力状态下，巷道断面形状对围岩变形特征和稳定影响。提出按围岩破坏区域自然趋向，以剪切破坏力学模型为基础，运用滑移线场理论，设计一对轴对称的对数螺旋滑移线相交的天幕线拱巷与直墙半圆拱巷，圆弧组合拱巷对比；经三种无支护洞形模型试验，证实围岩呈剪切破坏，裂缝分布与对数螺旋滑移线相似，所形成围岩破坏区域呈圆形或椭圆形，且椭圆长轴垂直于原岩最大主应力方向。破坏区域最终形状与巷道断面形状无关。提出判别围岩失稳条件的临界稳定性指数K。天幕拱比其它二种洞形，具有稳定的优势。巷道采用平底形式，无稳定优势。巷道洞形选用与地应力场关系，要应顺围岩破坏区域形态的趋势。