自然平衡拱与巷道围岩的稳定.pdfVIP

维普资讯 移 )、移 p ～ {^ 、 7自然平衡拱与巷道围岩的稳定 歹 尹 长期 以来，巷道的合理形状是岩石力 圆，轴比为 。由于在推导 (1)和 (2)式 学研究人员所关心的问题之一。俄 国学者 时我们没有提到介质条件，故 (1)、(2)式 普罗托奇雅阔诺夫 1907年提出了自然平衡 在任意介质条件下均成立。 拱理论 “J，即普氏理论。我国学者于学馥 等在五十年代提出了轴变论 j。前者是针 对松散介质而言，后者是对线弹性范围内 的均匀介质而言。实际巷道围岩的介质条 件相当复杂，但在几百至上千米的深部地 压作用下，巷道围岩要维持稳定，完全靠 人工支护的力量是难以达到的，围岩结构 必须要有 自身维护平衡的能力。根据岩土 抗压性能远大于抗拉性能的特征，压力拱 的形式可认为是最佳的自然平衡形式 。因 旦—+_ 此，自然平衡拱存在于实际介质中。 图 一 ， 任意介质中自然平衡拱的形态 在纵压为q，侧压为 的围压下，形 成 自然平衡拱，如图 1所示。根据对称 如 性 ，图 1力学模型可简化为图2形式。并 注意到 自然平衡拱任意横截面上只有轴向 压力而无剪力和弯矩，则在图2中，由A 点 向轴上任惹一点 m (，J，)取矩，由 ∑ =0得，_ ， ． g62(62一 )一 q 一 g(62一 )=0 图 2 整理得 ： T 于 』 如 i=1，则 口2= ， 自然平衡拱的轴 线为圆。 + =1 (1) b： 拍： 如在松散介质中，令 =0，则为普氏 (1)式为椭园方程 由条件 v=0， =t／2 理论提及的条件。这时，注意劭 图 1中 代人 (1)式得： D， 两点不连续，则能得到普氏自然平 ’ 衡拱的抛物线方程。所以 (1)式推导并不 或 (2) 与普氏理论发生矛盾，同理对轴变论也无 豆 (1)，(2)式表明， 自然平衡拱的形状为椭 排斥性。 3 一 55一 维普资讯 二、松散介质中巷道周边的稳定 用条件 2 = ：．b2 d 2 2； 普