建筑载荷作用下采空区覆岩结构稳定性判据及应用

TD325; 采煤沉陷区的合理利用是解决城镇化建设和土地资源短缺之间矛盾的重要途径之一,沉陷区范围内采动覆岩结构的突然失稳将导致煤矿沉陷区新建建筑物破坏.采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法对新建建筑物载荷作用下采动覆岩结构稳定性进行了探讨与研究.采用理论分析方法对采动覆岩结构特征和地表载荷引起的岩体中附加应力分布特征进行了分析,建立了"载荷作用下采动覆岩结构力学模型";对该模型进行了力学条件分析,并结合"砌体梁"结构失稳条件,得到地表载荷作用下采动覆岩随载荷增大是否产生滑落失稳的判据;当铰接岩块的回转角度和块度符合i＜0.5sin θ1或i＞sin θ1时,采动覆岩结构随着地表载荷的增大,失稳的可能性逐渐增大;铰接岩块的回转角度和块度符合0.5sin θ1＜i＜sin θ1时,采动覆岩随载荷增大不会发生回转失稳.在理论分析的基础之上,将建立的力学模型应用于某矿长壁老采空区地表工程建设实际,建筑施工前期采用数值模拟和理论分析相结合的方法,对拟建建筑载荷作用下采动覆岩结构的稳定性进行了分析评价,确定了拟建工程的安全性;并在建筑物完工以后,采用PSInSAR技术对新建建筑区域地表沉降特征进了监测,结果显示建筑物自建成1 a来地表未发生突然沉降,表明采动覆岩结构未发生失稳,验证了"载荷作用下采动覆岩结构力学模型"及其稳定性判据的合理性.