压煤采动影响路段桥梁监测预警系统设计研究

摘要

近年来，我国西南地区矿产资源丰富，煤炭分布广泛，高速公路受地形和路线走廊带的限制不得不穿越采动影响区或压覆煤炭资源。煤炭作为我国的主要能源之一，在国民经济能源消费结构中的比例一直在60％以上，而且这种趋势很长一段时间内不会改变。因而充分挖掘各种条件下的煤炭资源，仍是当前国情的需要。而煤炭的大规模开采势必引起地表的移动变形，从而对已有的高速公路桥梁隧道结构造成影响。由于未来采动影响引起的地表变形直接影响桥梁的基础所立足的地基，其对桥梁的影响比正常条件下的外力带来的影响更加明显，而且很难消除，不仅可能影响桥梁的使用功能，而且可能引发明显的地基不均匀沉降，严重损坏桥梁的的结构。因此，对未来采空区的桥梁进行实时变形监测就尤为重要。通过科学的预测方法对该区的地表移动变形进行预测，最终为桥梁整改提供依据，以保障桥梁的正常运营。整改过程中遇到玉龙桥受多个特殊因素限制而未整改，即需设计一个即经济又能满足相关精度要求的监测系统，对该桥梁进行实时的变形监测。由于我国西部地质构造多种多样，对地表移动变形预测增加了不少难度。加上受采动影响区域内桥梁众多，桥梁的变形监测系统设计也很困难。以上两点成为该区采动治理中亟待解决的重要问题。分析地表移动变形的预测方法和研究受采动影响区域内桥梁的监测方法，获取采动影响过程中的桥梁变形数据，并进行有效预警，就具有重要的研究意义和实际价值。论文的主要研究内容如下:
　　(1)分析地表移动变形的预测方法在依托工程的地质条件下的参数选取过程和该区煤层情况对未来采动的限制。介绍依托工程地表移动变形结果和受影响桥梁的沉陷情况，论述相应桥梁的整改情况和工程亟待解决的问题，从验算结果和整改情况中总结出玉龙桥还需建立实时监测的原因;
　　(2)分析地表倾斜变形和下沉变形对玉龙桥的影响，分析下沉对玉龙桥影响最大的原因，建模验算玉龙桥能承受的最大不均匀沉降;
　　(3)论述具体的监测系统的组成，详细研究该系统各个子系统功能作用，并分析其基准点选择、基准点的坐标转换、测点的布设等关键问题;
　　(4)研究该系统的运营过程中的多个细节问题。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景和研究意义

1．2 国内外研究状况

1．2．1 采动影响治理的研究现状

1．2．2 桥梁变形监测系统的研究现状

1．3 本文研究的主要内容

1．4 本文研究的方法与思路

1．4．1 研究方法

1．4．2 研究思路

第二章 地表变形预测和桥梁整改情况

2．1 地表变形预测

2．1．1 概率积分法

2．1．2 地质构造条件

2．1．3 煤层情况

2．1．4 预测参数的选取

2．2 地表变形预测结果及其意义解读

2．3 桥梁适应性验算和整改情况

2．3．1 适应性验算结果

2．3．2 整改情况

2．3．3 整改情况说明

2．3．4 玉龙桥的特殊性

2．4 本章小结

第三章 玉龙桥不均匀沉降监测预警值验算

3．1 地表变形对桥梁的影响

3．1 玉龙桥的设计情况

3．2 玉龙桥Midas建模过程

3．3 成桥验算

3．4 不均匀沉降分析

3．5 本章小结

第四章 自动监测系统的设计

4．1 系统设计的原则

4．2 GPSensor与静力水准结合的方法

4．2．1 GPSensor自动监测系统

4．2．2 静力水准自动监测系统

4．2．3 GPSensor和静力水准结合的优点

4．3 监测系统组成及工作关系

4．3．1 系统组成

4．3．2 工作关系

4．4 自动监测的基准点设计

4．4．1 基准点选择依据和相关规范要求

4．4．2 基准点原始数据

4．4．3 基准点坐标转换

4．4．4 基准点的选择

4．5 玉龙路桥梁监测点设计

4．5．1 监测点的设计

4．5．2 观测点预警值设计

4．6 本章小结

第五章 监测系统的运行问题

5．1 建立路矿联系机制和现场巡查工作

5．2 监测系统防护工作

5．3 设备电力提供

5．4 具体配置表

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 论文总结

6．2 不足与展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果