| 专利名称： |
小窑采空区浅埋巷道上覆及侧壁岩土稳定性评价方法 |
| 摘要： |
一种小窑采空区浅埋巷道上覆及侧壁岩土稳定性评价方法，包括如下步骤：对上覆岩土进行分层，简化浅埋巷道的侧壁岩土为滑块，利用“等效内摩擦角”的概念计算土钉对上覆岩土的加固作用，采用递推式计算各层顶面与底面的竖向应力，计算上覆岩土对侧壁岩土的竖向力，采用极限平衡式验算侧壁岩土滑块的稳定性，用侧壁岩土滑块的稳定性判断小窑采空区的整体稳定性。本发明采用强度折减法和随机抽样法评价小窑采空区的稳定性，不仅考虑了侧壁岩土对小窑采空区整体稳定的作用和土钉对上覆岩土的加固作用，而且计算较简单，在保证准确的同时大幅提高在工程上的易用性，为紧急加固小窑采空区地基提供技术保障。 |
| 专利类型： |
发明专利 |
| 国家地区组织代码： |
广西;45 |
| 申请人： |
广西大学 |
| 发明人： |
马少坤;李涛;邵羽;刘莹;段智博 |
| 专利状态： |
有效 |
| 发布日期： |
2019-01-01T00:00:00+0800 |
| 申请号： |
CN201810144469.0 |
| 公开号： |
CN108333331A |
| 代理机构： |
广西南宁公平知识产权代理有限公司 45104 |
| 代理人： |
黄永校 |
| 分类号： |
G01N33/24(2006.01)I;G;G01;G01N;G01N33;G01N33/24 |
| 申请人地址： |
530004 广西壮族自治区南宁市西乡塘区大学路100号 |
| 主权项： |
1.一种小窑采空区浅埋巷道上覆及侧壁岩土稳定性评价方法，沿巷道轴线方向取单位宽度小窑采空区进行分析，将小窑浅埋巷道(1)简化为矩形，设定浅埋巷道(1)的侧壁岩土存在从浅埋巷道(1)底面开始的倾斜破裂面DE和JK，倾斜破裂面DE和JK到达浅埋浅埋巷道(1)顶部高度后变为竖直破裂面EF和KL直达地面(2)，当浅埋巷道(1)完全不加支撑时，倾斜破裂面DE和JK与水平面的夹角为岩土的平均等效内摩擦角![]() 采用D点和E点或J点和K点处深度的平均等效内摩擦角![]() 两竖直太沙基破裂面间距的一半b、岩土的静止土压力系数k0、第j层土的等效内摩擦角![]() 的计算公式，评价小窑采空区的稳定性，其特征在于：无地基处理情况的小窑采空区稳定评价的解析法，包括如下步骤：a、通过现场调查获得地面(2)至浅埋巷道(1)顶部的垂直最短距离H、浅埋巷道(1)在水平方向的最宽尺寸B、浅埋巷道(1)在垂直方向的最宽尺寸h，所述“地面”是指本解析模型的地面(2)，在实际工程中是指对应于地表面或深度小于0.5m的基坑底面，为方便计算，将实际小窑巷道简化为矩形，令实际小窑巷道在水平方向的最宽尺寸B为矩形的浅埋巷道(1)的底边和顶边尺寸，令实际小窑巷道在垂直方向的最宽尺寸h为矩形的浅埋巷道(1)的侧边尺寸，b、通过现场取样与室内试验获得岩土的内摩擦角![]() 岩土的黏聚力C、岩土的重度γ，按照式(1)计算倾斜破裂面DE和JK与水平面的夹角![]() ![]() 式中：![]() 为岩土的内摩擦角；C为岩土的黏聚力；γ为岩土的重度，c、按照式(2)计算k0，![]() d、按照式(3)计算b，![]() e、按照上部结构荷载确定均布荷载P0，若上部结构荷载为非均布荷载，需要将非均布荷载等效为均布荷载，等效均布荷载的计算方法详见《建筑结构荷载规范》(GB 50009‑2012)，f、将太沙基破裂面内侧的岩土从小窑采空区地面(2)到浅埋巷道(1)顶部划分成若干层，浅埋巷道(1)侧壁为滑块DEA和滑块JKC，设定各层岩土之间的等效内摩擦角![]() 不同，但每层岩土内部各点的等效内摩擦角![]() 相等，此时获得每层的厚度Hj，其中下标j是指第j层岩土，取紧贴小窑采空区地面(2)的第1层岩土顶面的竖向应力σvt(j＝1)＝P0，g、按照式(4)计算第1层岩土作用在垂直破裂面上的法向压力σHj，σHj＝k0(σvt+0.5γHj) (4)h、按照式(5)计算第1层岩土在垂直破裂面处的抗剪强度τfj，![]() i、按照式(6)计算第1层的等效内摩擦角![]() ![]() j、按照式(7)计算第1层岩土底面的竖向应力σvb，![]() k、按照σvt(j+1)＝σvb(j)，递推下一层的σvt，由此结合式(7)，任意一层岩土的顶面和底面的竖向应力都可递推出来，l、按照步骤g至步骤k的公式，递推下一层的σHj、τfj、![]() σvb、σvt，如此循环直到最后一层，结束递推，m、按照式(8)计算作用在滑块DEA顶面的竖向力FnAE，当FnAE<0时取FnAE＝0，FnAE＝σvb(m)b (8)式中：m是指最后一层岩土，即紧贴浅埋巷道(1)顶面的那一层岩土；n、计算滑块DEA的自重WDEA，取WDEA＝γ×ADEA，ADEA为滑块DEA的横截面积；o、按照式(9)验算滑块DEA的稳定性，滑块DEA的稳定性决定小窑采空区的整体稳定性，滑块DEA的极限平衡式为：![]() 式(9)的分子为抗滑力，分母为下滑力，当式(9)等号右边大于1时，滑块DEA稳定；等号右边小于1时，滑块DEA失稳；等号右边等于1时，滑块DEA处于极限平衡状态，设定小窑采空区的形状和外力沿浅埋巷道(1)竖直中轴线左右对称，那么滑块JKC的稳定性评价结果与滑块DEA的稳定性评价结果相同，p、若滑块DEA和滑块JKC稳定，则评价小窑采空区整体稳定；反之评价小窑采空区整体不稳定。 |
| 所属类别： |
发明专利 |
