| 单词 | 井巷围岩应力 |
| 释义 | 【井巷围岩应力】 拼译：rоck stress surrounding mine excavation 是指井筒或巷道周围岩石整体中单位面积的内力。天然条件下赋存的岩石整体中的应力为原岩应力，井筒或巷道开挖以后，使其周围应力发生变化，变化结果即为井巷围岩应力。应力变化范围一般为井筒或巷道断面宽度的5～10倍。原岩应力一般处于空间三轴压缩状态，井筒或巷道开挖以后，形成一个允许自由变形的空间，使指向空洞一轴的应力降低，另一轴应力可能升高，达到原岩应力的2～3倍，其升高倍数称为应力集中系数。如果这些变化没有超出井巷围岩的弹性变形范围，则应力将很快稳定，否则将随岩体弹塑性变形区、破裂区的扩大而逐渐变化。由此可见，井巷围岩应力决定于原岩应力状况和岩石力学性质，并与井筒或巷道的方向、形状和尺寸，岩体中含气、含水情况，围岩与支护共同作用情况以及周围有否其他空洞等很多因素有关。 为了维护井筒或巷道的正常使用，必须掌握井巷围岩应力的分布。1878年瑞士海姆(Heim)提出了静水压力假说，即原岩应力是由自重产生的，铅垂应力等于岩石容重与埋藏深度的乘积，水平应力接近于铅垂应力。1925～1926年苏联金尼克(А．Н．Динник)根据弹性理论计算了自重应力场，认为铅垂应力等于岩石容重与理藏深度的乘积，水平应力小于铅垂应力，是侧向变形系数(泊桑比)的函数。1951年瑞典哈斯特(N．Hast)开始测量原岩应力，很多学者也进行了大量研究，认为铅垂应力接近于自重应力，而水平应力变化较大。有的接近于海姆假说，有的接近于金尼克计算值。大多数的水平应力大于垂直应力，两个方向的水平应力不相等，它们与地质构造方向有明显的关系，是地质构造运动产生的应力场，水平应力也与埋藏深度成正比增加。原岩应力在一定范围内，在一定时期是相对稳定的，但不同地区差别很大，并随着地壳运动发生变化。现有的测量技术难以避免扰动原岩应力，影响测量正确性，因此原岩应力场一直是重要的研究课题。在研究原岩应力场的同时，根据假说的应力场也研究了井巷围岩应力场的计算方法。1938年苏联萨文(Г．Н．Сaвин)等根据金尼克计算的原岩应力场，按弹性理论计算了圆形、椭圆形、方形、矩形巷道周围岩体中的应力场。有些学者则用光测弹性应力的实验方法研究了不规则巷道围岩的应力场。1938年芬纳(Fenner)等根据静水应力场假说，按理想弹塑性理论计算了圆形巷道围岩应力场。后来德国卡斯特奈(H．Kastner)作了修正。但与工程需要仍相差很远。工程计算要求考虑不规则巷道形状、井巷周围的不同岩石、岩石性质随应力状态而变、岩石变形随时间而增加、支架对围岩的影响、邻近空洞的影响等，而且多是三维问题，依靠解析法几乎无法求解，于是发展了有限元计算法。70年代到80年代大型通用非线性弹塑性有限元程序趋于成熟，使井巷围岩应力分析进入工程实用阶段。目前最主要的应用并不是应力的绝对值，而是通过不同情况或不同方案计算所得的应力场进行相对比较，用以指导生产实践。岩石是多裂隙体，井巷围岩的应力分布与裂隙分布、裂隙扩展与贯通有密切关系。岩石裂隙中含水和气，水压、气压以及水、气的流动都参与岩石应力应变过程，目前岩石弹塑性理论还不能反映这些因素。学者们正在开始研究岩石断裂与损伤力学、非连续岩体力学与多相介质力学，因此井巷围岩应力场的完满解答尚有待探索。【参考文献】：1 Goodman R E．Introduction to Rock Mechanics，New York：John Wiley，Sons，19802 于学馥，等．地下工程围岩稳定分析．北京：煤炭工业出版社，19833 Wittke W．Felsmechanik，Berlin Springer-Verlag，19844 周维垣，等．高等岩石力学．北京：水利出版社，1990(中国矿业大学华安增教授撰) |
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