[發(fā)明專利]小窯采空區(qū)淺埋巷道上覆及側(cè)壁巖土穩(wěn)定性評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810144469.0
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108333331B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬少坤;李濤;邵羽;劉瑩;段智博
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 45104
• 代理人: 黃永校

1.一種小窯采空區(qū)淺埋巷道上覆及側(cè)壁巖土穩(wěn)定性評價方法，沿巷道軸線方向取單位寬度小窯采空區(qū)進(jìn)行分析，將小窯淺埋巷道(1)簡化為矩形，設(shè)定淺埋巷道(1)的側(cè)壁巖土存在從淺埋巷道(1)底面開始的傾斜破裂面DE和JK，傾斜破裂面DE和JK到達(dá)淺埋巷道(1)頂部高度后變?yōu)樨Q直破裂面EF和KL直達(dá)地面(2)，當(dāng)淺埋巷道(1)完全不加支撐時，傾斜破裂面DE和JK與水平面的夾角為巖土的平均等效內(nèi)摩擦角采用D點(diǎn)和E點(diǎn)或J點(diǎn)和K點(diǎn)處深度的平均等效內(nèi)摩擦角兩豎直太沙基破裂面間距的一半b、巖土的靜止土壓力系數(shù)k₀、第j層土的等效內(nèi)摩擦角的計算公式，評價小窯采空區(qū)的穩(wěn)定性，其特征在于：無地基處理情況的小窯采空區(qū)穩(wěn)定評價的解析法，包括如下步驟：

a、通過現(xiàn)場調(diào)查獲得地面(2)至淺埋巷道(1)頂部的垂直最短距離H、淺埋巷道(1)在水平方向的最寬尺寸B、淺埋巷道(1)在垂直方向的最寬尺寸h，

所述“地面”是指本解析模型的地面(2)，在實(shí)際工程中是指對應(yīng)于地表面或深度小于0.5m的基坑底面，

為方便計算，將實(shí)際小窯巷道簡化為矩形，令實(shí)際小窯巷道在水平方向的最寬尺寸B為矩形的淺埋巷道(1)的底邊和頂邊尺寸，令實(shí)際小窯巷道在垂直方向的最寬尺寸h為矩形的淺埋巷道(1)的側(cè)邊尺寸，

b、通過現(xiàn)場取樣與室內(nèi)試驗(yàn)獲得巖土的內(nèi)摩擦角巖土的黏聚力C、巖土的重度γ，按照式(1)計算傾斜破裂面DE和JK與水平面的夾角

式中：為巖土的內(nèi)摩擦角；C為巖土的黏聚力；γ為巖土的重度，

c、按照式(2)計算k₀，

d、按照式(3)計算b，

e、按照上部結(jié)構(gòu)荷載確定均布荷載P₀，若上部結(jié)構(gòu)荷載為非均布荷載，需要將非均布荷載等效為均布荷載，等效均布荷載的計算方法詳見《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009-2012)，

f、將太沙基破裂面內(nèi)側(cè)的巖土從小窯采空區(qū)地面(2)到淺埋巷道(1)頂部劃分成若干層，淺埋巷道(1)側(cè)壁為滑塊DEA和滑塊JKC，設(shè)定各層巖土之間的等效內(nèi)摩擦角不同，但每層巖土內(nèi)部各點(diǎn)的等效內(nèi)摩擦角相等，此時獲得每層的厚度H_j，其中下標(biāo)j是指第j層巖土，取緊貼小窯采空區(qū)地面(2)的第1層巖土頂面的豎向應(yīng)力σ_vt(j＝1)＝P₀，

g、按照式(4)計算第1層巖土作用在垂直破裂面上的法向壓力σ_Hj，

σ_Hj＝k₀(σ_vt+0.5γH_j) (4)

h、按照式(5)計算第1層巖土在垂直破裂面處的抗剪強(qiáng)度τ_fj，

i、按照式(6)計算第1層的等效內(nèi)摩擦角

j、按照式(7)計算第1層巖土底面的豎向應(yīng)力σ_vb，

k、按照σ_vt(j+1)＝σ_vb(j)，遞推下一層的σ_vt，由此結(jié)合式(7)，任意一層巖土的頂面和底面的豎向應(yīng)力都可遞推出來，

l、按照步驟g至步驟k的公式，遞推下一層的σ_Hj、τ_fj、σ_vb、σ_vt，如此循環(huán)直到最后一層，結(jié)束遞推，

m、按照式(8)計算作用在滑塊DEA頂面的豎向力F_nAE，當(dāng)F_nAE0時取F_nAE＝0，

F_nAE＝σ_vb(m)b (8)

式中：m是指最后一層巖土，即緊貼淺埋巷道(1)頂面的那一層巖土；

n、計算滑塊DEA的自重W_DEA，取W_DEA＝γ×A_DEA，A_DEA為滑塊DEA的橫截面積；

o、按照式(9)驗(yàn)算滑塊DEA的穩(wěn)定性，滑塊DEA的穩(wěn)定性決定小窯采空區(qū)的整體穩(wěn)定性，滑塊DEA的極限平衡式為：

式(9)的分子為抗滑力，分母為下滑力，當(dāng)式(9)等號右邊大于1時，滑塊DEA穩(wěn)定；等號右邊小于1時，滑塊DEA失穩(wěn)；等號右邊等于1時，滑塊DEA處于極限平衡狀態(tài)，

設(shè)定小窯采空區(qū)的形狀和外力沿淺埋巷道(1)豎直中軸線左右對稱，那么滑塊JKC的穩(wěn)定性評價結(jié)果與滑塊DEA的穩(wěn)定性評價結(jié)果相同，

p、若滑塊DEA和滑塊JKC穩(wěn)定，則評價小窯采空區(qū)整體穩(wěn)定；反之評價小窯采空區(qū)整體不穩(wěn)定。