基于Hoek-Brown破坏准则深埋硐室围岩结构可靠度分析*

张静,焦倓然,张道兵,蔚彪,尹华东

(1.中铁五局电务城通公司,湖南 长沙 410006；2.湖南科技大学 南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室,湖南 湘潭 411201;3.湖南科技大学 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南 湘潭 411201)

深埋硐室的稳定性问题一直备受岩石力学界的关注,巷道作为深埋硐室的一种形式,其对矿上的掘进、开采、运输等起着关键作用,然而由于支护力设计不合理等导致的巷道围岩破坏事故屡屡发生[1-3].例如,2020年6月4日,山东省莱芜辛庄煤矿发生顶板事故,造成2人死亡;2019年6月19日,山西某煤矿发生冒顶事故,导致6人死亡;2017年7月11日,中煤担水沟煤矿发生重大顶板事故,造成10人死亡.隧道是深埋硐室的另一重要形式,其在交通运输方面发挥着重要作用,然而隧道围岩垮塌事故也经常发生,给人们生命安全和施工造成了巨大的危害[4，5].例如,2020年9月10日,广西百色上岗隧道发生坍塌事故,造成9名施工人员被困;2019年1月7日,云南杨宣高速公路施工隧道发生塌方事故,造成2人死亡1人受伤.由此可见,明确深埋硐室围岩压力,为硐室支护力设计提供有效合理依据具有重要科学价值和工程意义.

许多学者对深埋硐室的稳定性进行了研究,并取得了丰硕的成果.Liu等[6]基于深埋硐室三维破坏模式,采用极限分析上限法获得了围岩压力的解析解,并分析了深埋硐室尺度参数、位置参数、侧压系数等对围岩压力的影响；张道兵等[7]基于深埋硐室破坏机制,采用极限分析上限定理及序列二次规划算法求解了围岩压力的最优上限解；……