平直与水平凹形边坡力学结构及稳定性对比研究.pdf

第33 卷 第4 期 采矿与安全工程学报 Vol.33 No.4 2016 年07 月 Journal of Mining Safety Engineering July 2016 文章编号：1673-3363-(2016)04-0728-061 平直与水平凹形边坡力学结构及稳定性对比研究 1,2 2 2 2 2 马力 ，李克民 ，韩流 ，舒继森 ，孟庆武 (1 ．中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221116 ； 2 ．中国矿业大学矿业工程学院，煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州 221116) 摘要 为了研究平直和水平凹形边坡稳定性差异的内部机理，以简支梁结构和两铰拱结构为基础 模型，建立了平直和水平凹形边坡的整体力学模型，推导出端帮结构中的轴力、剪力和弯矩等基 本力学参数计算公式，揭示了整体力学结构差异对稳定性的影响关系。通过建立边坡分析的三维 模型，研究了平直与水平凹形边坡对稳定性的影响，结果表明：水平凹形边坡的曲面拱形结构能 够有效缓解剪应力的集中分布，降低边坡失稳的风险，其稳定性优于平直边坡；内排跟进缩小坑 底宽度能够有效提高端帮边坡稳定性；平直和水平凹形边坡稳定性随边坡角的增大均呈现线性递 减；随着边坡高度的增加，水平凹形边坡相比平直边坡稳定系数增加的幅度逐步减小。 关键词 几何形态；平直边坡；水平凹形边坡；力学结构；稳定性 中图分类号 TD 824 文献标志码 A DOI 10.13545/ki.jmse.2016.04.024 Comparative study on stability and mechanical structure of straight slope and horizontal concave slope 1,2 2 2 2 2 MA Li ，LI Kemin ，HAN Liu ，SHU Jisen ，MENG Qingwu (1 ．State Key Laboratory for Geomechanics Deep Underground Engineering，China University of Mining Technology， Xuzhou ，Jiangsu 221116 ，China ；2 ．School of Mines，State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining ， China University of Mining Technology，Xuzhou ，Jiangsu 221116 ，China) Abstract In order to study the internal mechanism causing the differences of stability between straight slopes and horizontal concave slopes, the mechanical models of simply supported beam for straight slope and two hinged arch structure for horizontal concave slope were established, basis parameters formulas of axial force,