淺埋偏壓巷道底板穩定性分析

趙永清 何永紅 羅雄文

摘 要 鑒于淺埋偏壓巷道事故時常發生，其主要原因是巷道兩幫塌方或者底板失穩，故而底板穩定性分析很有必要，在此，借助臨界寬度法和滑移線法及極限法，詳細地分析了淺埋偏壓巷道底板承載力計算，為淺埋偏壓巷道底板穩定性分析提供了新的研究方向。

關鍵詞 淺埋偏壓 巷道 滑移線 底板穩定性

中圖分類號：U456 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.05.016

Abstract In view of the frequent occurrence of shallow-buried drift roadway accidents， the main reason for this is that the collapse of the two sides of the roadway or the floor is destabilized. Therefore， the stability analysis of the floor is necessary. Here， the critical width method， the slip line method and the limit method are used in detail. The calculation of the bearing capacity of the shallow buried roadway is analyzed， which provides a new research direction for the analysis of the stability of the shallow buried roadway.

Keywords shallow buried bias； roadways； slip line； baseplate stability

0 引言

目前由于對淺埋偏壓巷道底板穩定性認識不足，進而造成了很多淺埋偏壓巷道失穩的安全事故，給國家造成了嚴重的經濟損失和給人民造成了極大的生命財產損失，為此，很多學者積極針對淺埋偏壓巷道或者隧道進行詳細的研究，[1-7]為減少淺埋偏壓巷道或者隧道的安全事故的發生做出了積極的貢獻。然對巷道底板穩定性分析還有待進一步加強，故而，在前人研究的基礎上，詳細探討了淺埋偏壓巷道底板承載力的計算，對淺埋偏壓巷道底板穩定性分析提供了一個新的研究方向。

1 理論分析

為便于淺埋偏壓巷道穩定性分析，根據其受力性能，做出如下合理性基本假定：

1.1 基本假定

（1）假定淺埋偏壓巷道土體為均質土；

（2）假定忽略AE面摩擦力和假設滑移場土體為Coulomb材料且忽略其自重；

（3）假定偏壓巷道兩側土體均與巷道底板土體無摩擦即光滑。

1.2 理論推導

假設淺埋偏壓巷道一側埋深為，另一側埋深為，巷道底板寬為，巷道土體的計算參數為、、，可建立如下淺埋偏壓巷道底板穩定系分析計算簡圖（圖1）：

如圖1所示，巷道左側底板承受的荷載，根據文獻1[8]臨界寬度法公式（3.84）可推出此側巷道外側影響臨界寬度

（1）當巷道寬度，則淺埋偏壓巷道兩幫對底板產生的應力效果不重疊，即淺埋偏壓巷道底板承載力推導同文獻1[8]推導的滑移解式（3.18）、上限解式（3.49）和下限解式（3.65）相似，且由于沒有支護樁入土深度，故而令文獻1[8]推導的式（3.18）、式（3.49）和式（3.65）中的，即為淺埋偏壓巷道底板承載力精確解：

（2）當巷道寬度≤≤，則淺埋偏壓巷道左側對底板產生的應力和巷道右側對底板產生的應力僅在被動滑移區產生重疊[9]，即淺埋偏壓巷道底板承載力推導同文獻2[9]推導的滑移解式（3.23）、上限解式（3.61）和下限解式（3.77）一致，且為其精確解：

（3）當巷道寬度，則淺埋偏壓巷道左側對底板產生的應力已到巷道右側主動滑移區、過渡區及被動滑移區內，其應力分布規律極為復雜，有待進一步研究。為安全起見，建議淺埋偏壓巷道底板承載力取（式7）或者（式8）的一半，即為：

只要淺埋偏壓巷道兩幫豎向土重或不大于巷道底板極限承載力，則淺埋偏壓巷道屬于安全狀態，反之，淺埋偏壓巷道任何一幫土重或大于巷道底板極限承載力都會發生巷道安全事故。

2 結論

本文運用臨界寬度法，土塑性力學中滑移線法及極限法等有關知識，從理論上分析了淺埋偏壓巷道底板極限承載力的計算公式，為判斷淺埋偏壓巷道底板是否處于穩定狀態提供了一種較為可靠新的方法，然上述理論公式尚未得到工程實例和數值模擬驗證，且尚未考慮滲水作用對偏壓巷道底板承載力的影響，存有一定的缺陷，有待進一步深入研究。

參考文獻

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