中国安全科学学报

作者：张佳华, 杨小丽, 杨永祥, 鲁义, 张道兵

单位：1 湖南科技大学 公共安全与应急管理研究院, 湖南 湘潭 411201；2 湖南科技大学 资源环境与安全工程学院, 湖南 湘潭 411201

关键词：管棚支护,深部隧道工作面,稳定性,高水压,围岩应力,安全系数

基金：国家自然科学基金资助(52074116); 湖南省教育厅科学研究优秀青年项目(23B0476)

为了研究管棚预支护下深部高应力、高水压隧道工作面的稳定性问题,首先采用变分法构建深部隧道工作面破坏模型,将高水压与围岩应力引入到力学模型中,利用上限定理计算外力功率和内能耗散率;其次根据虚功率原理,推导出深部隧道工作面潜在破裂面的解析解,并借助Matlab软件求解深部隧道的安全系数;然后分析不同参数对破裂面曲线的影响,讨论高应力、高水压环境下深部隧道安全系数的变化特征,评价管棚预支护效果。研究结果表明:围岩强度较小时产生的破坏范围较大,破裂的纵向深度也较大;此外,高水压与围岩应力对隧道工作面的稳定性具有显著影响,忽略则会明显高估隧道工作面的稳定性,安全系数的相对误差可达60%以上;管棚支护可以有效提高深部隧道工作面的稳定性,安全系数增大了79%,且高应力、高水压环境会明显降低管棚的支护效果。

来源：2025年第8期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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