小窑采空区浅埋巷道上覆岩土土钉加固分析

摘要

小窑采空区地表易产生较大的裂缝、台阶和陷坑。为保证小窑采空区地表拟建的建构筑物安全,提出小窑采空区浅埋巷道上覆岩土的斜土钉加固法。提出验算浅埋巷道上覆和侧壁岩土稳定性的解析法。该解析法立足于太沙基拱理论,利用"等效内摩擦角"的概念,将土钉对上覆岩土的加固作用考虑进来,并认为侧壁岩土的稳定性决定小窑采空区的整体稳定性。分别采用解析法和有限元强度折减法分析小窑采空区的稳定安全系数,两种方法的结果相互印证。在安排解析计算与数值模拟中采用正交试验设计法。结果显示,所提出的加固方法显著提高了小窑采空区的稳定安全系数,减小了小窑采空区地基竖向位移和局部倾斜。先施加上部荷载后开挖巷道小窑采空区的稳定安全系数,显著大于先开挖巷道后施加上部荷载的稳定安全系数;先开挖巷道后施加上部荷载所造成的地基竖向位移和局部倾斜,显著大于先施加上部荷载后开挖巷道所造成的地基竖向位移和局部倾斜。本加固法为防治小窑采空区地质灾害提供一种有效、节约资源、安全的地基处理方法。