邹友峰,柴华彬

(河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南焦作 454003)

建筑荷载作用下采空区顶板岩梁稳定性分析

邹友峰,柴华彬

(河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南焦作 454003)

为了给煤矿塌陷区土地的治理利用提供理论依据,对建筑荷载作用下采空区顶板岩梁的稳定性进行了分析研究。采空区顶板岩梁突变失稳过程是比较典型的偏离平衡态的非线性过程,将浅部开采老采空断裂的顶板岩梁概化为三铰拱式力学结构模型。通过力学分析,建立了顶板岩梁力学系统的总势能方程,利用突变理论,构建了采空区顶板岩梁失稳的尖点突变模型,获得了采空区顶板岩梁突变失稳的条件,并通过工程算例进行了分析和验证。研究结果表明,煤矿塌陷区地基的稳定性不仅与采动岩体受地面建筑荷载的影响程度有关,也与老采空区顶板岩层的稳定性有关。采空区顶板岩梁在地表建筑荷载扰动下,若满足稳定的条件,则顶板岩梁回转后仍然处于稳定平衡状态。否则,采空区顶板岩梁将发生突变失稳。

建筑荷载;采空区;顶板岩梁;突变理论

我国煤矿塌陷区分布比较广泛,统计结果显示[1-3],目前我国每年因采煤造成的地表塌陷约1亿m2,加上过去一些矿区对已有的采煤塌陷地疏于治理,在全国21个省区,因采煤塌陷的面积多达45亿m2。随着我国工业化、城镇化进程的加快,一些民生工程,如保障性住房的建设(包括廉租房建设、煤矿棚户区改造等)、新农村的建设、基础设施的建设等,需要占用大量的土地。……