考虑岩体自重的下伏溶洞岩石地基冲切分析

基于Hoek-Brown强度准则及溶洞岩石地基冲切破坏模式,运用极限分析上限法中的相关流动法则建立了考虑自重下的溶洞岩石地基极限承载力三维功能方程,结合变分原理推导出冲切体破坏线方程及溶洞岩石地基极限承载力表达式,进一步给出了考虑自重下溶洞岩石地基极限承载力及临界洞径的编程计算方法,并通过室内模型试验验证了理论的合理性.结果表明:岩石RMR值、单轴抗压强度对溶洞岩石地基极限承载力影响规律与是否考虑自重因素无关,溶洞岩石地基极限承载力随着单轴抗压强度和RMR值增加而提高,反之亦然.二者均随着自重增加减小,但变化并不明显.随着溶洞顶板厚度的增加,溶洞岩石地基极限承载力基本呈线性增加;当考虑自重和顶板厚度时,溶洞岩石地基极限承载力的变化主要取决于内能耗散功率增量与重力功率增量之间的差值且随重度增加而减少;当RMR<40时自重对溶洞临界跨径影响较大,RMR>60时自重对溶洞临界跨径影响较小;当RMR≤40时,需要考虑自重对极限承载力的影响;当RMR≥60时,计算溶洞岩石地基极限承载力时是否考虑自重应根据实际工程选择其误差在3％以内.