针对矩形巷道,运用三剪能量屈服准则作为巷道围岩的塑性条件,以极限平衡理论为基础,结合应力平衡原理,推算出矩形巷道边帮的塑性区宽度的计算公式,分析了不同的巷道开挖宽度和屈服准则下的塑性区宽度的变化趋势;采用单因素分析法,进一步分析了岩体粘聚力、岩体内摩擦角和原始地层压力对塑性区宽度的影响。结果表明:塑性区宽度随巷道开挖宽度和原始地层压力的增大而增大,随岩体粘聚力和内摩擦角的增大而减小;相同巷道宽度下,塑性区宽度的三剪能量屈服准则解相对于Mohr-Coulomb准则解和Drucker-Prager准

通过对岩石力学中经典弹塑性问题的分析方法进行研究,以极限平衡理论为基础,结合应力平衡原理,提出1种计算矩形煤巷塑性区宽度的新方法。应用工程实例和数值模拟对这种新方法进行验证,结果表明,该方法的计算结果与数值模拟结果和工程实际情况均比较吻合,新方法与其他方法相比更精确,能够为煤矿巷道支护设计提供更准确的设计参数,新方法在实际工程中具有应用价值。