馬海亮

摘要：當(dāng)前的快速掘進巷道構(gòu)建主要是通過圓形的界面構(gòu)建的，同時這種類型的墻壁一般來說沒有受到過于強烈的爆破震蕩的影響。相對于其他種類的巷壁來說更加完整以及不斷裂。在這樣的前提之下，我們可以通過運用力學(xué)中的連續(xù)介質(zhì)理論框架來對整個巷壁和支護體進行共同的作用構(gòu)建。正是基于這個理論，我們可以進行發(fā)散思維，運用粘彈性理論進行有建設(shè)性的構(gòu)架和分析，同時基于這種框架，對整個應(yīng)力場進行了相對作用下的構(gòu)建和分析。

關(guān)鍵詞：快速掘進 巷道巖石 支護 共同作用 三維應(yīng)力

當(dāng)前的巷道和對應(yīng)的支護結(jié)構(gòu)進行共同作用框架核心就是由于巖石自身的特性進行滯彈性變形的構(gòu)建，并在這種構(gòu)建情況的引導(dǎo)下，在對整個巷道進行開挖以及支護下，整個圍巖框架通過收斂產(chǎn)生了對支護結(jié)構(gòu)的反作用力，并且這種力度會隨著時間產(chǎn)生各種變化。作用力與反作用力構(gòu)建在這種相對狹小封閉的框架中的直接后果就是使得支護所受到的力度越來越大。如果我們在進行施工支護的時候不對這種力度進行一個相對精確的估計和測量，那么這種越來越大的施力會使得整個支護的結(jié)構(gòu)處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，同時對支護的安全產(chǎn)生相對的危險。針對這種情況，本文著重討論其三維構(gòu)架下的應(yīng)力求解。

1 受力分析模型構(gòu)建和應(yīng)力分析

處于理想情況下的受力模型構(gòu)建下，假設(shè)有一個長度為最大值的圓柱體安裝在一個無限大的巖石構(gòu)成體中，這個巖石構(gòu)成體所受到的力構(gòu)建即為三維應(yīng)力，那么我們可以假設(shè)這個圓筒自身的半徑即為a和b。在這種情況下，圓筒自身就代表著支護體的構(gòu)成。我們可以假設(shè)這個支護體所安裝的時間并不長，是在整個巖體進行開挖之后才被裝上去的，其間隔時間我們可以設(shè)置為T1。這個時候我們就可以進行大膽的猜想，在T1之后，整體的圍巖以及支護就開始共同協(xié)作產(chǎn)生了作用。本文試圖利用對應(yīng)的公式和計算來推測出整個支護體內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力分布以及所對應(yīng)的位移情況。

根據(jù)上述文字中構(gòu)建的模型我們可以假定如下情況。首先，沿著支護體的軸向沒有應(yīng)力或者是其他的物理量的改變，也就是說在虛擬模型上的框架中，變量z和應(yīng)力等其余的物理量不發(fā)生關(guān)系。其次，在我們進行巷道的開挖前后，針對于軸向的應(yīng)變數(shù)值也應(yīng)該保持一個恒定的常量，這樣就會使得支護被嵌入的時間成為時間t開始進行的位置。然后我們就可以得出下面的這種算式：

εIz=0

εIIz（t）=■[σz-vr（σx+σy）]=const

在上述的算式當(dāng)中，I和II分別可以代表支護以及巖石，另外Br和vr則可以代表掩飾自身的彈性常數(shù)構(gòu)建，另外σz、σx、σy則是對應(yīng)位置上所標示的原巖應(yīng)力分量。

根據(jù)上述結(jié)論我們可以看到，如果我們把巖石以及對應(yīng)的支護體統(tǒng)一看作是線性構(gòu)架下的粘彈性體，并根據(jù)單向負載荷重構(gòu)建下的橫向以及對應(yīng)縱向的蠕變函數(shù)進行自身結(jié)構(gòu)的描繪，那么如果想要對這個問題進行解釋和分析就會變得很容易。在這里我們可以用符號來進行代替分析。假設(shè)說縱向以及對應(yīng)橫向的蠕變函數(shù)用符號代替分別為■和-■ （這里假設(shè)B為彈性模量，同時v為泊松比），那么我們就可以知道整個粘彈性體的本體關(guān)系構(gòu)建：

εII=d/dt{[a1（t）-a2（t）]*σII（t）+[a2（t）*θ（t）]δII}

2 運用案例進行巖石地應(yīng)力的三維實測和巷道穩(wěn)定性探索

本文所采用的案例是山東的某礦場。本文將重點分析其中的某幾個地應(yīng)力和巷道的受力分析，來對支護進行合理的分析和實踐。

2.1 如何確定地應(yīng)力的自身大小

假設(shè)目前的地下某一個關(guān)鍵點對應(yīng)的分量數(shù)值分別為σx、σy、σz、τxy、τyz、τxz并且這六個變量我們可以統(tǒng)一構(gòu)建成為一個變量σXYZ，那么我們可以確定其中的主應(yīng)力大小分別為σ1 σ2 σ3，同時基于這之間的關(guān)系，大地坐標所采用的XYZ關(guān)系可以用這九個方向進行對應(yīng)的余弦值確定。同時，如果我們在進行對應(yīng)的地應(yīng)力實測當(dāng)中，一般說來鉆孔和大地系的坐標軸終會成為以下兩種角度之一的構(gòu)建，即仰角或者是俯角。如果我們使用xyz作為整體的鉆孔坐標框架，那么這里的地應(yīng)力構(gòu)建就應(yīng)該被記做如下的形式：σ′xyz =（σx ，σy，σz，τxy，τyz，τxz）

在這個式子當(dāng)中，括號中的六個坐標可以分別對應(yīng)地應(yīng)力所包含的六個分量，而每個下角標中，單獨存在一個字母的分量則表示成為正應(yīng)力的對照，而兩個字母則表示為剪應(yīng)力的對照。為了方便記憶，我們可以規(guī)定這其中的x軸為水平孔徑的方向，同時z軸也和鉆孔的軸線進行重疊。因此根據(jù)上述條件可知，如果在進行鉆孔自身的應(yīng)力檢測當(dāng)中得到了對應(yīng)σ′xyz的全部數(shù)值，同時對坐標進行雙重轉(zhuǎn)換，就可以得到σxyz的全部結(jié)果，并由此也可以推論出主要的盈利大小以及對應(yīng)方向構(gòu)建。在這里，我們可以設(shè)置一個進行中轉(zhuǎn)的過渡坐標系x′y′z′，并且我們也可以把σ′xyz進行轉(zhuǎn)換，處理成σ′x′y′z。同時設(shè)定坐標自身進行旋轉(zhuǎn)傾角為α。他們之間的關(guān)系公式為：σ′x′y′z=Tασ′xyz

在這個算式當(dāng)中，Tα是一個轉(zhuǎn)換矩陣，其自身的階應(yīng)力構(gòu)架為6*6，同時，在類似構(gòu)架下，x′y′z′所組成的過渡坐標系的地應(yīng)力分量進行旋轉(zhuǎn)，并使其旋轉(zhuǎn)角度達到一個方位角度β，我們就可以經(jīng)過這種代換得到一個最后的結(jié)論：σxyz=Tβσx′y′z。

在這個算式當(dāng)中，Tβ和Tα一樣，也是一個轉(zhuǎn)換矩陣，其自身的階應(yīng)力構(gòu)架同樣為6*6。因此，其主要的分量也是由x′y′z′的整體坐標系通過對原有角度進行β度數(shù)的旋轉(zhuǎn)之后，通過上述的九個方向自身的余弦值進行組合而最終構(gòu)成的。因此我們可知，無論目標對象是處于什么樣的坐標系下，我們都可以根據(jù)當(dāng)前所獲得的盈利分量進行對主應(yīng)力（σx，σy，σz）的大小數(shù)值確定，并且我們所能確定的數(shù)值具有唯一性和獨特性。

2.2 計算該礦場的應(yīng)力以及位移

基本資料構(gòu)建：長度單位：米，時間單位：月

計算巖石以及對應(yīng)支護的蠕變函數(shù)構(gòu)建：

C1（t）=0.81×10-5+0.29×10-5[1-exp（-0.12×10-12t）][kg/cm2]-1

C2（t）=-0.15×10-5-0.94×10-6[1-exp（-0.12×10-12t）][kg/cm2]-1

A1（t）=0.36×10-5+0.22×10-5[1-exp（-0.12×10-11t）] [kg/cm2]/P

A2（t）=-0.7×10-5-0.45×10-6[1-exp（-0.12×10-11t）] [kg/cm2]/P

同時公共邊的交界問題是通過焊接解決的。下圖是當(dāng)r=10.2m，θ=30°時的主應(yīng)力和最大的剪應(yīng)力隨著時間的不斷變化產(chǎn)生的曲線。右側(cè)的圖片則是r=10.1m，θ=30°時的曲線。

■

圖1 圖2

本文上述所運用的思路僅僅局限在線性粘彈性框架下。公式比較復(fù)雜，但是可以通過計算機進行計算。這種思路運用廣泛，還可以在石油測量和鉆探方面進行實踐。

參考文獻：

[1]龐俊勇，吳忠，王有凱，曾偉麟，田鳳岐，王思鵬.高應(yīng)力區(qū)不良巖層中巷道支護技術(shù)的研究[J].東北煤炭技術(shù)，1994（04）.

[2]吳滿路，張春山，廖椿庭，馬寅生，區(qū)明益.青藏高原腹地現(xiàn)今地應(yīng)力測量與應(yīng)力狀態(tài)研究[J].地球物理學(xué)報，2005（02）.

[3]張延新，蔡美峰，王克忠.平頂山一礦地應(yīng)力分布特征研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2004（23）.

[4]李光煜，白世偉.巖體應(yīng)力的現(xiàn)場研究[J].巖土力學(xué)，1979（01）.

[5]李光煜，朱祚鐸，江鳴明.大瑤山隧道現(xiàn)場測試及穩(wěn)定性分析[J].巖土力學(xué)，1988（04）.

[6]白世偉，丁銳.空心包體應(yīng)力測量的幾個問題[J].巖土力學(xué)，1992（01）.endprint

摘要：當(dāng)前的快速掘進巷道構(gòu)建主要是通過圓形的界面構(gòu)建的，同時這種類型的墻壁一般來說沒有受到過于強烈的爆破震蕩的影響。相對于其他種類的巷壁來說更加完整以及不斷裂。在這樣的前提之下，我們可以通過運用力學(xué)中的連續(xù)介質(zhì)理論框架來對整個巷壁和支護體進行共同的作用構(gòu)建。正是基于這個理論，我們可以進行發(fā)散思維，運用粘彈性理論進行有建設(shè)性的構(gòu)架和分析，同時基于這種框架，對整個應(yīng)力場進行了相對作用下的構(gòu)建和分析。

關(guān)鍵詞：快速掘進 巷道巖石 支護 共同作用 三維應(yīng)力

當(dāng)前的巷道和對應(yīng)的支護結(jié)構(gòu)進行共同作用框架核心就是由于巖石自身的特性進行滯彈性變形的構(gòu)建，并在這種構(gòu)建情況的引導(dǎo)下，在對整個巷道進行開挖以及支護下，整個圍巖框架通過收斂產(chǎn)生了對支護結(jié)構(gòu)的反作用力，并且這種力度會隨著時間產(chǎn)生各種變化。作用力與反作用力構(gòu)建在這種相對狹小封閉的框架中的直接后果就是使得支護所受到的力度越來越大。如果我們在進行施工支護的時候不對這種力度進行一個相對精確的估計和測量，那么這種越來越大的施力會使得整個支護的結(jié)構(gòu)處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，同時對支護的安全產(chǎn)生相對的危險。針對這種情況，本文著重討論其三維構(gòu)架下的應(yīng)力求解。

1 受力分析模型構(gòu)建和應(yīng)力分析

處于理想情況下的受力模型構(gòu)建下，假設(shè)有一個長度為最大值的圓柱體安裝在一個無限大的巖石構(gòu)成體中，這個巖石構(gòu)成體所受到的力構(gòu)建即為三維應(yīng)力，那么我們可以假設(shè)這個圓筒自身的半徑即為a和b。在這種情況下，圓筒自身就代表著支護體的構(gòu)成。我們可以假設(shè)這個支護體所安裝的時間并不長，是在整個巖體進行開挖之后才被裝上去的，其間隔時間我們可以設(shè)置為T1。這個時候我們就可以進行大膽的猜想，在T1之后，整體的圍巖以及支護就開始共同協(xié)作產(chǎn)生了作用。本文試圖利用對應(yīng)的公式和計算來推測出整個支護體內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力分布以及所對應(yīng)的位移情況。

根據(jù)上述文字中構(gòu)建的模型我們可以假定如下情況。首先，沿著支護體的軸向沒有應(yīng)力或者是其他的物理量的改變，也就是說在虛擬模型上的框架中，變量z和應(yīng)力等其余的物理量不發(fā)生關(guān)系。其次，在我們進行巷道的開挖前后，針對于軸向的應(yīng)變數(shù)值也應(yīng)該保持一個恒定的常量，這樣就會使得支護被嵌入的時間成為時間t開始進行的位置。然后我們就可以得出下面的這種算式：

εIz=0

εIIz（t）=■[σz-vr（σx+σy）]=const

在上述的算式當(dāng)中，I和II分別可以代表支護以及巖石，另外Br和vr則可以代表掩飾自身的彈性常數(shù)構(gòu)建，另外σz、σx、σy則是對應(yīng)位置上所標示的原巖應(yīng)力分量。

根據(jù)上述結(jié)論我們可以看到，如果我們把巖石以及對應(yīng)的支護體統(tǒng)一看作是線性構(gòu)架下的粘彈性體，并根據(jù)單向負載荷重構(gòu)建下的橫向以及對應(yīng)縱向的蠕變函數(shù)進行自身結(jié)構(gòu)的描繪，那么如果想要對這個問題進行解釋和分析就會變得很容易。在這里我們可以用符號來進行代替分析。假設(shè)說縱向以及對應(yīng)橫向的蠕變函數(shù)用符號代替分別為■和-■ （這里假設(shè)B為彈性模量，同時v為泊松比），那么我們就可以知道整個粘彈性體的本體關(guān)系構(gòu)建：

εII=d/dt{[a1（t）-a2（t）]*σII（t）+[a2（t）*θ（t）]δII}

2 運用案例進行巖石地應(yīng)力的三維實測和巷道穩(wěn)定性探索

本文所采用的案例是山東的某礦場。本文將重點分析其中的某幾個地應(yīng)力和巷道的受力分析，來對支護進行合理的分析和實踐。

2.1 如何確定地應(yīng)力的自身大小

假設(shè)目前的地下某一個關(guān)鍵點對應(yīng)的分量數(shù)值分別為σx、σy、σz、τxy、τyz、τxz并且這六個變量我們可以統(tǒng)一構(gòu)建成為一個變量σXYZ，那么我們可以確定其中的主應(yīng)力大小分別為σ1 σ2 σ3，同時基于這之間的關(guān)系，大地坐標所采用的XYZ關(guān)系可以用這九個方向進行對應(yīng)的余弦值確定。同時，如果我們在進行對應(yīng)的地應(yīng)力實測當(dāng)中，一般說來鉆孔和大地系的坐標軸終會成為以下兩種角度之一的構(gòu)建，即仰角或者是俯角。如果我們使用xyz作為整體的鉆孔坐標框架，那么這里的地應(yīng)力構(gòu)建就應(yīng)該被記做如下的形式：σ′xyz =（σx ，σy，σz，τxy，τyz，τxz）

在這個式子當(dāng)中，括號中的六個坐標可以分別對應(yīng)地應(yīng)力所包含的六個分量，而每個下角標中，單獨存在一個字母的分量則表示成為正應(yīng)力的對照，而兩個字母則表示為剪應(yīng)力的對照。為了方便記憶，我們可以規(guī)定這其中的x軸為水平孔徑的方向，同時z軸也和鉆孔的軸線進行重疊。因此根據(jù)上述條件可知，如果在進行鉆孔自身的應(yīng)力檢測當(dāng)中得到了對應(yīng)σ′xyz的全部數(shù)值，同時對坐標進行雙重轉(zhuǎn)換，就可以得到σxyz的全部結(jié)果，并由此也可以推論出主要的盈利大小以及對應(yīng)方向構(gòu)建。在這里，我們可以設(shè)置一個進行中轉(zhuǎn)的過渡坐標系x′y′z′，并且我們也可以把σ′xyz進行轉(zhuǎn)換，處理成σ′x′y′z。同時設(shè)定坐標自身進行旋轉(zhuǎn)傾角為α。他們之間的關(guān)系公式為：σ′x′y′z=Tασ′xyz

在這個算式當(dāng)中，Tα是一個轉(zhuǎn)換矩陣，其自身的階應(yīng)力構(gòu)架為6*6，同時，在類似構(gòu)架下，x′y′z′所組成的過渡坐標系的地應(yīng)力分量進行旋轉(zhuǎn)，并使其旋轉(zhuǎn)角度達到一個方位角度β，我們就可以經(jīng)過這種代換得到一個最后的結(jié)論：σxyz=Tβσx′y′z。

在這個算式當(dāng)中，Tβ和Tα一樣，也是一個轉(zhuǎn)換矩陣，其自身的階應(yīng)力構(gòu)架同樣為6*6。因此，其主要的分量也是由x′y′z′的整體坐標系通過對原有角度進行β度數(shù)的旋轉(zhuǎn)之后，通過上述的九個方向自身的余弦值進行組合而最終構(gòu)成的。因此我們可知，無論目標對象是處于什么樣的坐標系下，我們都可以根據(jù)當(dāng)前所獲得的盈利分量進行對主應(yīng)力（σx，σy，σz）的大小數(shù)值確定，并且我們所能確定的數(shù)值具有唯一性和獨特性。

2.2 計算該礦場的應(yīng)力以及位移

基本資料構(gòu)建：長度單位：米，時間單位：月

計算巖石以及對應(yīng)支護的蠕變函數(shù)構(gòu)建：

C1（t）=0.81×10-5+0.29×10-5[1-exp（-0.12×10-12t）][kg/cm2]-1

C2（t）=-0.15×10-5-0.94×10-6[1-exp（-0.12×10-12t）][kg/cm2]-1

A1（t）=0.36×10-5+0.22×10-5[1-exp（-0.12×10-11t）] [kg/cm2]/P

A2（t）=-0.7×10-5-0.45×10-6[1-exp（-0.12×10-11t）] [kg/cm2]/P

同時公共邊的交界問題是通過焊接解決的。下圖是當(dāng)r=10.2m，θ=30°時的主應(yīng)力和最大的剪應(yīng)力隨著時間的不斷變化產(chǎn)生的曲線。右側(cè)的圖片則是r=10.1m，θ=30°時的曲線。

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圖1 圖2

本文上述所運用的思路僅僅局限在線性粘彈性框架下。公式比較復(fù)雜，但是可以通過計算機進行計算。這種思路運用廣泛，還可以在石油測量和鉆探方面進行實踐。

參考文獻：

[1]龐俊勇，吳忠，王有凱，曾偉麟，田鳳岐，王思鵬.高應(yīng)力區(qū)不良巖層中巷道支護技術(shù)的研究[J].東北煤炭技術(shù)，1994（04）.

[2]吳滿路，張春山，廖椿庭，馬寅生，區(qū)明益.青藏高原腹地現(xiàn)今地應(yīng)力測量與應(yīng)力狀態(tài)研究[J].地球物理學(xué)報，2005（02）.

[3]張延新，蔡美峰，王克忠.平頂山一礦地應(yīng)力分布特征研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2004（23）.

[4]李光煜，白世偉.巖體應(yīng)力的現(xiàn)場研究[J].巖土力學(xué)，1979（01）.

[5]李光煜，朱祚鐸，江鳴明.大瑤山隧道現(xiàn)場測試及穩(wěn)定性分析[J].巖土力學(xué)，1988（04）.

[6]白世偉，丁銳.空心包體應(yīng)力測量的幾個問題[J].巖土力學(xué)，1992（01）.endprint

摘要：當(dāng)前的快速掘進巷道構(gòu)建主要是通過圓形的界面構(gòu)建的，同時這種類型的墻壁一般來說沒有受到過于強烈的爆破震蕩的影響。相對于其他種類的巷壁來說更加完整以及不斷裂。在這樣的前提之下，我們可以通過運用力學(xué)中的連續(xù)介質(zhì)理論框架來對整個巷壁和支護體進行共同的作用構(gòu)建。正是基于這個理論，我們可以進行發(fā)散思維，運用粘彈性理論進行有建設(shè)性的構(gòu)架和分析，同時基于這種框架，對整個應(yīng)力場進行了相對作用下的構(gòu)建和分析。

關(guān)鍵詞：快速掘進 巷道巖石 支護 共同作用 三維應(yīng)力

當(dāng)前的巷道和對應(yīng)的支護結(jié)構(gòu)進行共同作用框架核心就是由于巖石自身的特性進行滯彈性變形的構(gòu)建，并在這種構(gòu)建情況的引導(dǎo)下，在對整個巷道進行開挖以及支護下，整個圍巖框架通過收斂產(chǎn)生了對支護結(jié)構(gòu)的反作用力，并且這種力度會隨著時間產(chǎn)生各種變化。作用力與反作用力構(gòu)建在這種相對狹小封閉的框架中的直接后果就是使得支護所受到的力度越來越大。如果我們在進行施工支護的時候不對這種力度進行一個相對精確的估計和測量，那么這種越來越大的施力會使得整個支護的結(jié)構(gòu)處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，同時對支護的安全產(chǎn)生相對的危險。針對這種情況，本文著重討論其三維構(gòu)架下的應(yīng)力求解。

1 受力分析模型構(gòu)建和應(yīng)力分析

處于理想情況下的受力模型構(gòu)建下，假設(shè)有一個長度為最大值的圓柱體安裝在一個無限大的巖石構(gòu)成體中，這個巖石構(gòu)成體所受到的力構(gòu)建即為三維應(yīng)力，那么我們可以假設(shè)這個圓筒自身的半徑即為a和b。在這種情況下，圓筒自身就代表著支護體的構(gòu)成。我們可以假設(shè)這個支護體所安裝的時間并不長，是在整個巖體進行開挖之后才被裝上去的，其間隔時間我們可以設(shè)置為T1。這個時候我們就可以進行大膽的猜想，在T1之后，整體的圍巖以及支護就開始共同協(xié)作產(chǎn)生了作用。本文試圖利用對應(yīng)的公式和計算來推測出整個支護體內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力分布以及所對應(yīng)的位移情況。

根據(jù)上述文字中構(gòu)建的模型我們可以假定如下情況。首先，沿著支護體的軸向沒有應(yīng)力或者是其他的物理量的改變，也就是說在虛擬模型上的框架中，變量z和應(yīng)力等其余的物理量不發(fā)生關(guān)系。其次，在我們進行巷道的開挖前后，針對于軸向的應(yīng)變數(shù)值也應(yīng)該保持一個恒定的常量，這樣就會使得支護被嵌入的時間成為時間t開始進行的位置。然后我們就可以得出下面的這種算式：

εIz=0

εIIz（t）=■[σz-vr（σx+σy）]=const

在上述的算式當(dāng)中，I和II分別可以代表支護以及巖石，另外Br和vr則可以代表掩飾自身的彈性常數(shù)構(gòu)建，另外σz、σx、σy則是對應(yīng)位置上所標示的原巖應(yīng)力分量。

根據(jù)上述結(jié)論我們可以看到，如果我們把巖石以及對應(yīng)的支護體統(tǒng)一看作是線性構(gòu)架下的粘彈性體，并根據(jù)單向負載荷重構(gòu)建下的橫向以及對應(yīng)縱向的蠕變函數(shù)進行自身結(jié)構(gòu)的描繪，那么如果想要對這個問題進行解釋和分析就會變得很容易。在這里我們可以用符號來進行代替分析。假設(shè)說縱向以及對應(yīng)橫向的蠕變函數(shù)用符號代替分別為■和-■ （這里假設(shè)B為彈性模量，同時v為泊松比），那么我們就可以知道整個粘彈性體的本體關(guān)系構(gòu)建：

εII=d/dt{[a1（t）-a2（t）]*σII（t）+[a2（t）*θ（t）]δII}

2 運用案例進行巖石地應(yīng)力的三維實測和巷道穩(wěn)定性探索

本文所采用的案例是山東的某礦場。本文將重點分析其中的某幾個地應(yīng)力和巷道的受力分析，來對支護進行合理的分析和實踐。

2.1 如何確定地應(yīng)力的自身大小

假設(shè)目前的地下某一個關(guān)鍵點對應(yīng)的分量數(shù)值分別為σx、σy、σz、τxy、τyz、τxz并且這六個變量我們可以統(tǒng)一構(gòu)建成為一個變量σXYZ，那么我們可以確定其中的主應(yīng)力大小分別為σ1 σ2 σ3，同時基于這之間的關(guān)系，大地坐標所采用的XYZ關(guān)系可以用這九個方向進行對應(yīng)的余弦值確定。同時，如果我們在進行對應(yīng)的地應(yīng)力實測當(dāng)中，一般說來鉆孔和大地系的坐標軸終會成為以下兩種角度之一的構(gòu)建，即仰角或者是俯角。如果我們使用xyz作為整體的鉆孔坐標框架，那么這里的地應(yīng)力構(gòu)建就應(yīng)該被記做如下的形式：σ′xyz =（σx ，σy，σz，τxy，τyz，τxz）

在這個式子當(dāng)中，括號中的六個坐標可以分別對應(yīng)地應(yīng)力所包含的六個分量，而每個下角標中，單獨存在一個字母的分量則表示成為正應(yīng)力的對照，而兩個字母則表示為剪應(yīng)力的對照。為了方便記憶，我們可以規(guī)定這其中的x軸為水平孔徑的方向，同時z軸也和鉆孔的軸線進行重疊。因此根據(jù)上述條件可知，如果在進行鉆孔自身的應(yīng)力檢測當(dāng)中得到了對應(yīng)σ′xyz的全部數(shù)值，同時對坐標進行雙重轉(zhuǎn)換，就可以得到σxyz的全部結(jié)果，并由此也可以推論出主要的盈利大小以及對應(yīng)方向構(gòu)建。在這里，我們可以設(shè)置一個進行中轉(zhuǎn)的過渡坐標系x′y′z′，并且我們也可以把σ′xyz進行轉(zhuǎn)換，處理成σ′x′y′z。同時設(shè)定坐標自身進行旋轉(zhuǎn)傾角為α。他們之間的關(guān)系公式為：σ′x′y′z=Tασ′xyz

在這個算式當(dāng)中，Tα是一個轉(zhuǎn)換矩陣，其自身的階應(yīng)力構(gòu)架為6*6，同時，在類似構(gòu)架下，x′y′z′所組成的過渡坐標系的地應(yīng)力分量進行旋轉(zhuǎn)，并使其旋轉(zhuǎn)角度達到一個方位角度β，我們就可以經(jīng)過這種代換得到一個最后的結(jié)論：σxyz=Tβσx′y′z。

在這個算式當(dāng)中，Tβ和Tα一樣，也是一個轉(zhuǎn)換矩陣，其自身的階應(yīng)力構(gòu)架同樣為6*6。因此，其主要的分量也是由x′y′z′的整體坐標系通過對原有角度進行β度數(shù)的旋轉(zhuǎn)之后，通過上述的九個方向自身的余弦值進行組合而最終構(gòu)成的。因此我們可知，無論目標對象是處于什么樣的坐標系下，我們都可以根據(jù)當(dāng)前所獲得的盈利分量進行對主應(yīng)力（σx，σy，σz）的大小數(shù)值確定，并且我們所能確定的數(shù)值具有唯一性和獨特性。

2.2 計算該礦場的應(yīng)力以及位移

基本資料構(gòu)建：長度單位：米，時間單位：月

計算巖石以及對應(yīng)支護的蠕變函數(shù)構(gòu)建：

C1（t）=0.81×10-5+0.29×10-5[1-exp（-0.12×10-12t）][kg/cm2]-1

C2（t）=-0.15×10-5-0.94×10-6[1-exp（-0.12×10-12t）][kg/cm2]-1

A1（t）=0.36×10-5+0.22×10-5[1-exp（-0.12×10-11t）] [kg/cm2]/P

A2（t）=-0.7×10-5-0.45×10-6[1-exp（-0.12×10-11t）] [kg/cm2]/P

同時公共邊的交界問題是通過焊接解決的。下圖是當(dāng)r=10.2m，θ=30°時的主應(yīng)力和最大的剪應(yīng)力隨著時間的不斷變化產(chǎn)生的曲線。右側(cè)的圖片則是r=10.1m，θ=30°時的曲線。

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圖1 圖2

本文上述所運用的思路僅僅局限在線性粘彈性框架下。公式比較復(fù)雜，但是可以通過計算機進行計算。這種思路運用廣泛，還可以在石油測量和鉆探方面進行實踐。

參考文獻：

[1]龐俊勇，吳忠，王有凱，曾偉麟，田鳳岐，王思鵬.高應(yīng)力區(qū)不良巖層中巷道支護技術(shù)的研究[J].東北煤炭技術(shù)，1994（04）.

[2]吳滿路，張春山，廖椿庭，馬寅生，區(qū)明益.青藏高原腹地現(xiàn)今地應(yīng)力測量與應(yīng)力狀態(tài)研究[J].地球物理學(xué)報，2005（02）.

[3]張延新，蔡美峰，王克忠.平頂山一礦地應(yīng)力分布特征研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2004（23）.

[4]李光煜，白世偉.巖體應(yīng)力的現(xiàn)場研究[J].巖土力學(xué)，1979（01）.

[5]李光煜，朱祚鐸，江鳴明.大瑤山隧道現(xiàn)場測試及穩(wěn)定性分析[J].巖土力學(xué)，1988（04）.

[6]白世偉，丁銳.空心包體應(yīng)力測量的幾個問題[J].巖土力學(xué)，1992（01）.endprint