1.一种小窑采空区浅埋巷道上覆岩土斜土钉加固的方法，该方法包括采用斜土钉(1)或者斜土钉(1)与混凝土面层(2)的联合体加固小窑采空区浅埋巷道上覆岩土(31、32、35)，对浅埋巷道(5)的上覆岩土(32、35)和侧壁岩土(33)进行稳定性验算，其特征在于，包括如下步骤：(1)设计小窑采空区浅埋巷道上覆岩土斜土钉加固各部件构造与参数，采用斜土钉(1)加固浅埋巷道(5)的上覆岩土(31、32、35)，防止破裂面DEF、破裂面JKL内侧的岩土失稳，破裂面DEF包括倾斜破裂面DE和竖直破裂面EF，破裂面JKL包括倾斜破裂面JK和竖直破裂面KL，斜土钉(1)为直线形状，斜土钉(1)与水平面的夹角为αi，斜土钉(1)的垂直位置从基坑底面(301)的高度到浅埋巷道顶面(501)的高度，斜土钉(1)必然穿过破裂面DEF或破裂面JKL中至少一个，在破裂面DEF与基坑底面(301)的相交处的基坑底面(301)铺有混凝土面层(2)，在破裂面JKL与基坑底面(301)的相交处的基坑底面(301)铺有混凝土面层(2)，基坑底面(301)作用有荷载P0，倾斜破裂面DE和倾斜破裂面JK与水平面的夹角为岩土的等效内摩擦角 等效内摩擦角的计算公式为：式中：为岩土的内摩擦角；c为岩土的黏聚力；γ为岩土的重度；yD为地面至D点或J点的深度；yE为地面至E点或K点的深度，当岩土的破裂面EF或岩土的破裂面KL至基坑底面(301)之间斜土钉(1)满足式(1)时，不做混凝土面层(2)，当岩土的破裂面EF或岩土的破裂面KL至基坑底面(301)之间斜土钉(1)不满足式(1)时，做混凝土面层(2)，若做混凝土面层(2)，当斜土钉(1)在岩土的破裂面EF或岩土的破裂面KL处为受拉时，岩土的破裂面EF或岩土的破裂面KL至混凝土面层(2)之间的斜土钉(1)满足式(2)为安全，当斜土钉(1)在岩土的破裂面EF或岩土的破裂面KL处为受压时，岩土的破裂面EF或岩土的破裂面KL至混凝土面层(2)之间的斜土钉(1)满足式(3)为安全，πdi∑qsjklij≥1.4Tik            (1)

式中：di为第i根斜土钉(1)的直径；qsjk为第j层岩土与斜土钉(1)的黏结强度标准值；

lij为第i根斜土钉(1)穿过第j层岩土的长度；Tik为第i根斜土钉(1)在岩土的破裂面EF或岩土的破裂面KL处的轴向荷载标准值，取Tik＝σikAi，σik为第i根斜土钉(1)在岩土的破裂面EF、岩土的破裂面KL的轴向正应力标准值，σik通过步骤(2)中的式(42)破裂面DEF内侧岩土的稳定性验算求得σi，根据《工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008》，当上部荷载采用P0的标准值时，σik即为式(42)的σi，其下标k的含义是“标准值”，Ai为第i根斜土钉(1)杆体的横截面积，sinαiπdi∑qsjklij+∑Atsifa≥1.4Tiksinαi+∑AtsiP0        (2)式中：αi为第i根斜土钉(1)与水平面的夹角，Atsi为第i根受拉斜土钉(1)在混凝土面层(2)上的影响面积，如果斜土钉(1)与混凝土面层(2)的连接点在混凝土面层(2)上按矩形均匀分布，那么Atsi＝s1s2，s1为连接点的纵向间距，s2为连接点的横向间距；如果斜土钉(1)与混凝土面层(2)的连接点在混凝土面层(2)上按梅花形均匀分布，那么 s为连接点的间距，fa为基坑底面(301)岩土的承载力特征值，P0为作用在基坑底面(301)的均布的上部荷载，sinαiπdi∑qsjklij+∑AcsiP0≥1.4Tiksinαi            (3)式中：Acsi为第i根受压斜土钉(1)在混凝土面层(2)上的影响面积，如果斜土钉(1)与混凝土面层(2)的连接点在混凝土面层(2)上按矩形均匀分布，那么Acsi＝s1s2，s1为连接点的纵向间距，s2为连接点的横向间距；如果斜土钉(1)与混凝土面层(2)的连接点在混凝土面层(2)上按梅花形均匀分布，那么 s为连接点的间距，斜土钉(1)及混凝土面层(2)施工完成后，在斜土钉(1)及混凝土面层(2)之上、基础(10)底面之下铺设褥垫层(9)，(2)破裂面DEF内侧岩土的稳定性验算，取单位长度巷道围岩按平面应变问题进行分析，将破裂面DEF和破裂面JKL内侧的岩土分为若干层，假设每一层内部的岩土的刚度是一样的，都等于每层中点处的精确刚度，取小窑采空区的左侧一半进行分析，将破裂面DEF内侧的岩土简化为滑块DEA、滑块EFIA和滑块AIGH，破裂面DEF按照上述分层情况进一步简化为nj个刚度不同的抗剪切构件单元(6)，每一层岩土对应一个抗剪切构件单元(6),其中破裂面EF为njEF个抗剪切构件单元(61)，破裂面DE为njDE个抗剪切构件单元(62)；破裂面EF的斜土钉(1)简化为ni个弹簧单元(7)；滑块DEA和滑块EFIA之间的AE面简化为1个抗剪切构件单元(63)；滑块EFIA和滑块AIGH之间的AI面简化为1个链条(8)，写出各抗剪切构件单元(6)、弹簧单元(7)所对应的在局部坐标下的单元刚度矩阵利用各单元的坐标转换矩阵λ将局部坐标下的单元刚度矩阵 转换为整体坐标下的单元刚度矩阵Ke，破裂面EF上的弹簧单元(7)的单元刚度矩阵的坐标转换矩阵为：破裂面EF上的抗剪切构件单元(61)的单元刚度矩阵的坐标转换矩阵为：

式中：βjDE为破裂面DE与水平面的夹角，

AE面上的抗剪切构件单元(63)的单元刚度矩阵的坐标转换矩阵为：

破裂面DE上的抗剪切构件单元(62)的单元刚度矩阵的坐标转换矩阵为：

式中：βjDE为破裂面DE与水平面的夹角，

根据各单元与各节点的联通关系将整体坐标下的单元刚度矩阵Ke集成为系统的整体刚度矩阵K，弹簧单元(7)的联通关系为其首节点对应节点一、其末节点对应节点二，抗剪切构件单元(61)的联通关系为其首节点对应节点一、其末节点对应节点二，抗剪切构件单元(63)的联通关系为其首节点对应节点二、其末节点对应节点三，抗剪切构件单元(62)的联通关系为其首节点对应节点三、其末节点对应节点四，系统的整体刚度矩阵照如下方法构造而成：将破裂面EF上的弹簧单元(7)，即简化后的斜土钉(1)，在整体坐标下的单元刚度矩阵分块为：式中：Ki11、Ki12、Ki21、Ki22均为3×3的分块矩阵，

将破裂面EF上的抗剪切构件单元(61)，即简化后的EF面上的岩土，在整体坐标下的单元刚度矩阵分块为：式中：KjEF11、KjEF12、KjEF21、KjEF22均为3×3的分块矩阵，将AE面上的抗剪切构件单元(63)，即简化后的AE面上的岩土，在整体坐标下的单元刚度矩阵分块为：式中：Kk11、Kk12、Kk21、Kk22均为3×3的分块矩阵，

将破裂面DE上的抗剪切构件单元(62)，即简化后的DE面上的岩土，在整体坐标下的单元刚度矩阵分块为：式中：KjDE11、KjDE12、KjDE21、KjDE22均为3×3的分块矩阵，系统的整体刚度矩阵为：

式中：ni为破裂面EF上的弹簧单元(7)的数量；njEF为破裂面EF上的抗剪切构件单元(61)的数量；njDE为破裂面DE上的抗剪切构件单元(62)的数量，求解系统的整体刚度方程：

KU＝F                         (33)

式中：U为节点位移向量，U中的部分或全部元素为未知量；F为节点的不平衡力向量，F由等效节点荷载、等效节点自重和前一分析步骤的杆端力叠加而成，F为已知量，利用节点位移向量U、整体坐标下的单元刚度矩阵Ke和坐标转换矩阵λ求得各单元的杆端力，破裂面EF上斜土钉(1)截面的正应力为：

式中： 为弹簧单元(7)的节点一端处的杆端力在局部坐标x方向上的力分量； 为弹簧单元(7)的节点二端处的杆端力在局部坐标x方向上的力分量，破裂面EF上岩土沿破裂面EF法线方向的正应力为：

式中： 为抗剪切构件单元(61)的节点一端处的杆端力在局部坐标x方向上的力分量； 为抗剪切构件单元(61)的节点二端处的杆端力在局部坐标x方向上的力分量；HjEF为破裂面EF上第j层岩土在垂直方向上的厚度，βjEF为破裂面EF与水平面的夹角，破裂面EF上岩土沿破裂面EF切线方向的正应力为：破裂面EF上岩土沿z方向的正应力为：

σzβjEF＝σtβjEF                      (45)破裂面EF上岩土沿破裂面EF方向的切应力为：

式中： 为抗剪切构件单元(61)的节点一端处的杆端力在局部坐标y方向上的力分量； 为抗剪切构件单元(61)的节点二端处的杆端力在局部坐标y方向上的力分量，AE面上岩土沿AE面法线方向的正应力为：式中： 为抗剪切构件单元(63)的节点二端处的杆端力在局部坐标x方向上的力分量； 为抗剪切构件单元(63)的节点三端处的杆端力在局部坐标x方向上的力分量；lAE为A点到E点的距离，AE面上岩土沿AE面切线方向的正应力为：

AE面上岩土沿z方向的正应力为：

σzk＝σtk                        (49)

AE面上岩土沿AE面方向的切应力为：

式中： 为抗剪切构件单元(63)的节点二端处的杆端力在局部坐标y方向上的力分量； 为抗剪切构件单元(63)的节点三端处的杆端力在局部坐标y方向上的力分量，破裂面DE上岩土沿破裂面DE法线方向的正应力为：式中： 为抗剪切构件单元(62)的节点三端处的杆端力在局部坐标x方向上的力分量； 为抗剪切构件单元(62)的节点四端处的杆端力在局部坐标x方向上的力分量，破裂面DE上岩土沿破裂面DE切线方向的正应力为：破裂面DE上岩土沿z方向的正应力为：

σzβjDE＝σtβjDE                       (53)破裂面DE上岩土沿破裂面方向的切应力为：

式中： 为抗剪切构件单元(62)的节点三端处的杆端力在局部坐标y方向上的力分量； 为抗剪切构件单元(62)的节点四端处的杆端力在局部坐标y方向上的力分量，根据岩土各方向上的正应力和切应力计算岩土的主应力；

(3)小窑采空区浅埋巷道上覆岩土斜土钉加固施工的流程如下：

a、开挖基坑至基础(10)底面标高，修整基坑底面(301)；

b、设置斜土钉(1)，包括形成斜土钉孔(102)、置入斜土钉杆体(101)、注砂浆(103)以及补砂浆(103)；

c、铺设面层钢筋网(201)；

d、当岩土的破裂面EF或岩土的破裂面KL至基坑底面(301)之间斜土钉(1)满足式(1)时，不做混凝土面层(2)，当岩土的破裂面EF或岩土的破裂面KL至基坑底面(301)之间斜土钉(1)不满足式(1)时，浇筑混凝土面层(2)，并按相应规定养护；

e、铺设褥垫层(9)。

2.根据权利要求1所述的小窑采空区浅埋巷道上覆岩土斜土钉加固的方法，其特征在于：所述破裂面DEF内侧岩土的稳定性验算，按照工程实际应用分4种加载情况，对于各种加载情况，分析步骤为：①建立初始地应力→巷道(5)开挖→施加上部荷载P0；

②建立初始地应力→施加上部荷载P0→巷道(5)开挖；

③建立初始地应力→巷道(5)开挖→布置斜土钉(1)→施加上部荷载P0；

④建立初始地应力→布置斜土钉(1)→施加上部荷载P0→巷道(5)开挖。

3.根据权利要求1所述的小窑采空区浅埋巷道上覆岩土斜土钉加固的方法，其特征在于，所述设计小窑采空区浅埋巷道上覆岩土斜土钉加固各部件构造与参数按照以下数据选用：斜土钉杆体(101)用HRB400级热轧螺纹钢筋，直径在18～32mm的范围内；斜土钉孔(102)的直径在75～150mm之间，砂浆(103)凝固体强度等级不低于12MPa，3d不低于6MPa；斜土钉(1)按梅花形布置或矩形布置；斜土钉(1)间距在1～2m范围内，沿面层布置的斜土钉(1)密度不低于每6㎡一根；混凝土面层(2)的厚度在50～150mm之间，混凝土强度等级不低于C20，

3d龄期不低于10MPa，混凝土面层(2)内设置钢筋网(201)，钢筋网(201)的钢筋直径为6～

8mm，网格尺寸为150～300mm，当面层2厚度大于120mm时，设置双层钢筋网(201)。

4.根据权利要求1所述的小窑采空区浅埋巷道上覆岩土斜土钉加固的方法，其特征在于，所述的褥垫层(9)的顶面高出斜土钉(1)顶部，高出斜土钉(1)顶部的尺寸为40％～60％的斜土钉孔(102)的直径，褥垫层(9)的材料采用中砂、粗砂、级配砂石和碎石，最大粒径小于30mm。