隧道穿越既有采空区顶板安全厚度研究

将隧道底部采空区顶板岩层简化为周边固支的椭圆形板,并建立力学模型,导出采空区顶板岩层的总势能函数表达式。通过Tschirnhaus变换,得到采空区顶板岩层的尖点突变模型,利用该模型得出了顶板岩层失稳时的最小厚度,并用基于强度折减法的有限元平面模型,取最不利位置处作为监测断面,得出了不同距离下的顶板安全系数及隧底下2 m处竖向位移发生突变时采空区与隧道间的临界安全距离。研究表明,基于尖点突变理论得到的顶板最小厚度与数值模拟结果相符。