沉井地压——一种特殊表土地压的探讨

沉井地压——一种特殊表土地压的探讨 M.M. 摘要：探讨沉井在表土中下沉时所引起的受力现象及其相关的论点，发现沉井在正常下沉过程中，不仅仅会受到竖井表土地压的作用，更主要是沉

—— 沉井地压一种特殊表土地压的探讨 M.M. 摘要：探讨沉井在表土中下沉时所引起的受力现象及其相关的论点，发现沉井在正 常下沉过程中，不仅仅会受到竖井表土地压的作用，更主要是沉井的前端（刃脚）受到被动 土压力的作用。 关键词：沉井；地压；主动土压力；被动土压力 引言 岩石力学认为：所谓地压是泛指在岩体中存在的力，它既包含原岩对围岩的作用力，围 岩间的相互作用力，又包含围岩对支架的作用力。当围岩的次生应力不超过其弹性极限时， 地压可全部由围岩来承担，井巷可不加支护在一定时期内维持稳定；当次生应力超过围岩强 度极限时，为保持井巷稳定，必须架设支架，这时，地压是由围岩和支架共同承受。为此， 把围岩因变形移动和冒落岩块作用在支架上的压力称为狭义地压；而将岩体内部原岩作用于 围岩和支架上的压力称为广义地压。就地下工程而言，主要狭义地压。 若在竖井（垂直巷道）中，由于井帮发生破坏，使井筒（支架）受压，这种岩土压力和 水压（有水时）所形成的压力，即为竖井地压。 1 、竖井地压 1.1 竖井散体（松动）地压的 当竖井在表土层或竖井井帮岩石破碎时，井筒井壁周围将产生散体（松动）地压，对于 “ 该地压的计算公式有多个，竖井设计中散体（松动）地压的计算广泛使用平面挡土墙公式 ”1 和圆锥挡土墙计算法［］。 平面挡土墙计算法的实质是把表土或破碎的围岩视作无凝聚力的松散体，将井壁视为平 面挡土墙，作用在井筒井壁上的地压为主动土压力。 圆锥挡土墙计算法中，竖井井壁是个圆柱面，当土体（或破碎岩体）向内滑移时，井壁 周围岩土体形成空心圆锥体，按空间轴对称求得计算公式。 它们的计算假设和依据都是基于： 1. 在讨论竖井围岩的应力分布时，把井筒看作是一个半无限体的垂直孔。 2. 竖井井筒（支架）是固定直立，不会移动的受力体。 3. 按狭义地压的定义，把围岩因变形移动或冒落作用于支架上的压力，来计算竖井散体 （松动）地压。 1.2 平面挡土墙计算法的由来 1.2.16 普氏计算法［］ M.M.Протодьяконовf 普洛托吉雅可洛夫（）用坚固性系数来代表岩石的性质， tgΦ 也即用似内摩擦系数来代表。井壁压力就是极限平衡状态的侧压力，岩（土）体自重为 γzzP. （为计算深度），侧压系数为，井壁压力为 但当井筒深入岩层，硬岩和软岩中井 壁压力有明显差别，从而产生了秦氏计算法。 1.2.2 秦氏计算法 ПМЦимбаревич 秦巴列维奇（。。）的基本观点与普氏相同，只是不用加权平均 “ 的坚固性系数，而是分层计算。秦氏提出计算竖井（垂直巷道）的地压公式是：垂直巷道 内的支架，即可看作一种承受着围岩方面的主动压力的挡土墙，这种假想并不是十分严格的， ”“ 而只是一种可以提供近似结果的假设。同时，视土为松散介质，而不考虑粘结力：而且 ”2 假定在岩层与支架材料之间没有摩擦才能有效［］。 由于秦氏计算式在设计计算中被广泛使用至今，因而，人们长期都认为竖井井壁（包括 “” 沉井）所受的力，就是这种承受着围岩（土）方面的主动压力的地压，而不存在其他力