建筑荷载作用下采空区顶板岩梁稳定性分析.pdf

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1、第３９卷第８期煤炭学报Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．８２０１４年８月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹＡｕｇ．２０１４邹友峰，柴华彬．建筑荷载作用下采空区顶板岩梁稳定性分析［Ｊ］．煤炭学报，２０１４，３９（８）：１４７３－１４７７．ｄｏｉ：１０．１３２２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｃｃｓ．２０１４．９０２３ＺｏｕＹｏｕｆｅｎｇ，ＣｈａｉＨｕａｂｉｎ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｇｏｂｒｏｏｆｒｏｃｋｂｅａｍｕｎｄｅｒｌｏａｄｓｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１４，３９（８）：１４７３－１４７７．ｄｏｉ：１０．

2、１３２２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｃｃｓ．２０１４．９０２３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）摘要：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

3、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。关键词：建筑荷载；采空区；顶板岩梁；突变理论中图分类号：ＴＤ３２５文献标志码：Ａ文章编号：０２５３－９９９３（２０１４）０８－１４７３－０５ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｇｏｂｒｏｏｆｒｏｃｋｂｅａｍｕｎｄｅｒｌｏａｄｓｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓＺＯＵＹｏｕ－ｆｅｎｇ，ＣＨＡＩＨｕａ－ｂｉｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＬａｎｄＩｎｆｏｒｍａ

4、ｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｔｏｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌａｎｄｓｉｎｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｏｕｔａｒｅ－ａｓ，ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｇｏｂｒｏｏｆｒｏｃｋｂｅａｍｕｎｄｅｒｌｏａｄｓｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｃａｔａｓｔｒｏｐｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇｏｂｒｏｏｆｒｏｃｋｂｅａｍｉｓｔｙｐｉｃａｌｌｙｎｏｎｌｉｎｅａｒ

5、．Ｔｈｅｓｈａｌｌｏｗｃｒａｃｋｅｄｍｉｎｉｎｇｒｏｏｆｒｏｃｋｂｅａｍｗａｓｇｅｎｅｒａｌ－ｉｚｅｄａｓａｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｌｉｋｅｔｈｒｅｅｈｉｎｇｅｄａｒｃｈ．Ｔｈｒｏｕｇｈｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｔｏｔａｌｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｎｅｒｇｙｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｓｙｓｔｅｍｏｆｇｏｂｒｏｏｆｒｏｃｋｂｅａｍｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅｃａｔａｓｔｒｏｐｈｅｔｈｅｏ－ｒｙ，ｔｈｅｃｕｓｐｃａｔａｓｔｒｏｐｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｇｏｂｒｏｏｆｒｏｃｋｂｅａｍｗａｓ

6、ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ，ｔｈｅｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｈｅｇｏｂｒｏｏｆｒｏｃｋｂｅａｍｗａｓｄｅｄｕｃｅｄ，ａｎｄｉｔｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙａｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｒｅａｉｓｎｏｔｏｎｌｙｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｉｎｉｎｇｒｏｃｋｆｒｏｍｇｒｏｕｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇｌｏａｄｓ，ｂｕｔａｌｓｏｗｉｔｈｔｈｅｓ

7、ｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｇｏａｆｒｏｏｆ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｏｆｔｈｅｌｏａｄｓｏｆｔｈｅｇｒｏｕｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｉｆｔｈｅｇｏｂｒｏｏｆｍｅｅｔｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｉｔｗｉｌｌｂｅｉｎａｓｔａｂｌｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｓｔａｔｅａｆｔｅｒｉｔｓｒｏｔａｔｉｏｎｓ，ｏｒｉｔｗｉｌｌｕｎｄｅｒｇｏｍｕｔａｔｉｏｎｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｕｉｌｄｉｎｇｌｏａｄ；ｇｏｂ；ｒｏｏｆｒｏｃｋ