在当前的地下工程和矿山开采中,巷道围岩稳定性研究是一个极其重要的话题,尤其在非静水压力条件下,巷道围岩的偏应力场分布特征围岩破坏规律更是决定巷道安全与否的关键因素。对这一课题进行了深入的探讨和分析。非静水压力条件指的是巷道周围的应力场不是等值的,即三个主应力σx、σy和σz不相等。在实际工程中,这种条件下的应力场分布更加复杂,围岩受力状态更为多变。研究发现,在不同的主导型应力场中,巷道围岩的偏应力场分布规律有明显的区别。具体而言,当σx为主导时,巷道顶底板的偏应力大于两帮;当σy为主导时,顶底板与两帮偏应力差异不大;而σz主导时,两帮的偏应力大于顶底板。此外,主导应力值的变化会影响巷道围岩偏应力的数值,但不会改变偏应力分布的基本形态。应变能密度是衡量岩石内部能量状态的指标,是围岩发生塑性变形和破坏的内在原因之一。研究指出,在等p(围压)、等q(偏应力)条件下,σx和σy主导型应力场中,巷道顶底板的应变能密度大于两帮;而在σz主导型应力场中,两帮的应变能密度高于顶底板。在等p、不等q或者等q、不等p的情况下,顶底板与两帮的应变能密度会随着偏应力比M的增大或减小而增大。这样的应变能密度分布规律可以反映围岩塑性区的形态。指出在非静水压力条件下,巷道塑性区分布呈现不同的形态,如“S”形、“反S”形或“X”形分布等。这些分布特征对巷道支护设计具有重要的指导意义。例如,在σx主导型应力场中,应注重巷道顶底板的支护;而在σy主导型应力场中,当围岩条件较差时,应考虑全断面支护;σz主导型应力场时,则需要特别注意围岩塑性区的“X”形分布特征。基于上述理论分析结果,文中提出了非对称性支护技术,通过实际工程中的应用验证了该技术的有效性。这项技术的提出,不仅丰富了巷道支护理论,还为工程实践提供了有力的技术支持。文章还提及了应变能密度的概念,这与材料力学中的应变能相关,是指在外力作用下材料内部储存的能量,当应变能积累到一定程度时,材料将发生塑性变形甚至破坏。应变能密度的分布与偏应力场的分布特征密切相关,两者相互影响,共同决定了围岩的破坏模式。总结来说,基于理论分析,结合数值模拟和现场工程实例,揭示了非静水压力条件下巷道围岩偏应力场的分布规律和围岩破坏的内在机制,并在此基础上提出了有效的巷道支护策略。这些研究成果对于提高地下工程的安全性、稳定性和经济效益具有重要的理论和实际应用价值。