隧道穿越突出煤层预留安全岩柱失稳分析方法

针对隧道穿越突出煤层掌子面前方预留安全岩柱极易发生失稳破坏,导致煤与瓦斯突出的重难点问题,基于突变理论分析,综合运用Polynomial分布函数和二分法,提出了一种判别隧道穿越突出煤层预留安全岩柱失稳的分析方法。根据总势能原理,建立岩柱失稳尖点突变模型,推导出岩柱失稳力学判据;结合围岩塑性屈服区体积突变判据,建立岩柱稳定性预测模型,得到岩柱稳定性判别式,并依托工程实例验证分析。结果表明:隧道穿越突出煤层预留安全岩柱稳定性与岩柱的弹性模量E、厚度L、垂直地应力N、开挖面等效高度H密切相关;基于屈服体积突变判据建立的岩柱稳定性预测模型和失稳力学判据合理可行;岩柱稳定性判别结果与现场施工情况一致,验证了所提出的预测方法与失稳判据的合理性及准确性,具有工程实用价值。