极限平衡理论在巷道底鼓治理中的应用.pdf

巷道掘进与支护 ·591· 极限平衡理论在巷道底鼓治理中的应用 王爱国 (山东省滕州监狱 山东滕州 277521) 摘要：巷道底鼓是由于巷道底板岩体在周围应力场作用下进入塑性流动状态的变形形式。本文根据 巷道底鼓时底板的应力场和位移场特征，提出了控制底鼓的原则和方法，为巷道的支护设计提供理论依 据。 关键词：巷道底鼓；塑性流动；应力场 巷道底鼓是软岩巷道中的常见的变形和破坏形式。巷道的底鼓不同于巷道其他部位的 变形，在一般巷道中，两帮或顶板变形几厘米就会稳定下来，即使不稳定，通过一定的加固或 支护手段也能得到控制，不会影响巷道的正常使用。而在软岩巷道中一旦发生底鼓，其变形 一般是持续性的，很难自行稳定。而且由于巷道底板所处的特殊部位，一般的加固和支护方 法难于实现。巷道只要有底鼓问题就直接影响到巷道的正常使用。有的巷道由于持续的底 鼓难于控制，不得不反复拉底，结果不但不能使底板稳定下来，而且严重地影响到两帮和顶 板的稳定。因此，有效地控制巷道底鼓一直是软岩巷道支护中难度较大的课题之一。 1 巷道底鼓的应力场和位移场分析 1．1应力场分析 当巷道底板的岩体应力状态达到或超过其岩体的屈服条件时，岩体就进入塑性流动状 态。．假设岩体为服从coulomb屈服条件的理想刚塑性材料，如果不考虑底板岩体自重，则巷 道底板进入屈服状态后的滑移线场如图1所示。在BF边界上有以=q。，rn一0。因此图中 ABDF为均匀应力区，由图2(a)可得： ．‘ d=—_：———÷——‘d：譬里坚垫 Ll(1)J l—sin P 式中，口为主应力与z轴的夹角，由此可见，d线、卢线与z轴的夹角分别为÷一号和 t 厶 ，一 一、 、1 o， 移线都是直线，而口线与卢线夹角为2C孚一詈I，可证明卢线为一组对数螺旋线 、‘± 厶， r—roexp(a·tan访 (2) 式中，r0为当O=0的矢径。从C点沿p线到D点，有： ln嚷+28ccot (3) 2∥=In％+20DCOt2／z 吼=aoexp[-(2％一200)cot2∥] (4) 这里：∥=÷一普；由于AABC是均匀应力区，其应力状态如图2(b)所示。因此可得两 ·592· 矿山建设工程新进程——2006全国矿山建设学术会议文集(上册) r ／ ， 彳f禽口 0吼L 一 r ／ g 吼 ／2 lIllI BII I I I I I I IF。．“诊t