巷道开挖围岩能量释放与偏应力应变能生成的分析计算

巷道开挖,围岩能量释放,同时在围岩中产生偏应力。围岩应力是原岩应力与偏应力的叠加,偏应力或偏应力能控制岩体破坏。在静水压力p0和岩体体积应变为0的条件下,利用文[1]在弹性、非线性软化本构模型导得的巷道围岩应力分布表达式,用重积分计算了围岩弹性区和软化区中的偏应力应变能Ud,证明了Ud可以简捷地用地应力p0关于巷壁位移ua做一次积分再乘巷壁周长的途径来得到,阐述了该计算途径的原理。巷道开挖过程围岩释放的能量等于围岩压力pa关于ua的积分乘巷壁周长。由此,可通过p0～ua曲线、pa～ua曲线所围面积的几何形式,表示围岩偏应力能、围岩弹性能释放量随ua变化的情况。所得研究结果可以深化围岩由于开挖产生的力学响应及挖成后围岩工况规律的认识。