摘要：

为研究载荷对主平硐支护结构稳定性的影响规律，论文以某矿浅埋料石衬砌支护的主平硐为工程背景，综合采用理论分析、数值模拟和现场观测相结合的研究方法，分析了支护结构稳定性影响因素，研究了覆土静载作用下支护结构弯矩和轴力以及位移和最大主应力分布特征，并从料石衬砌结构中各砌块稳定性的角度分析了支护结构的整体稳定性。研究结果表明：埋深和外部载荷扰动是影响支护结构稳定性的主要因素。覆土静载作用下支护结构弯矩和轴力呈非对称分布，其中弯矩最大值位于非填土侧，轴力最大值位于填土侧，且支护结构中部位置内表面将产生拉破坏，但因该位置对应外表面的压应力远小于其抗压强度，使得内表面即使产生裂纹，也将因外表面砌块相互挤压而处于稳定状态，现场通过在裂隙表面涂抹素混凝土也验证了理论分析结果；并确定了随着埋深增大，支护结构受覆土静载的影响减小。数值模拟确定了覆土静载使得支护结构最大位移和拉应力区域偏向填土侧，与理论分析结果吻合。同时以砌块结构竖直方向合力和砌块与砂浆间的相互作用力为指标，确定了砌块结构处于稳定状态。该研究可为类似条件下料石衬砌支护结构的稳定性分析提供借鉴和参考。

关键词：覆土静载；浅埋主平硐；支护结构；承载模型；稳定性分析

结论：

（1）分析了主平硐支护结构稳定的影响因素，确定了围岩基本性质、地应力、断面形状和尺寸以及支护结构特征对支护结构影响程度处于定值，而埋深和外部载荷属于变量，是影响支护结构的主要因素。

（2）建立了支护结构承载力学模型，推导了支护结构不同位置的弯矩和轴力计算公式，分析了支护结构不同位置的内力分布特征，确定了偏载作用下弯矩最大值位于非填土侧，而轴力最大值位于填土侧，且支护结构靠近中部位置的区域处于内表面受拉、外表面受压的状态；同时随埋深增大，支护结构受覆土静载的影响减小。

（3）采用数值计算方法研究了地表覆土作用下支护结构位移和最大主应力分布规律，确定了地表覆土使支护结构位移变大，且支护结构最大位移和拉应力区域偏向填土侧，最大压应力位于非填土侧，支护结构拱部最大主应力为拉应力的区域属于支护结构薄弱环节。

（4）建立了砌块结构承载力学模型，分析了砌块结构的稳定性；分别以砌块结构竖直方向合力和砌块与砂浆间的相互作用力为指标，确定了砌块结构处于稳定状态。

文章插图：

发表期刊：采矿与安全工程学报，2023（2）

朱磊，袁超峰，吴玉意，徐凯，刘文涛，古文哲，黄剑斌