基于公路下伏采空区相对位置的路基沉降研究

摘要

公路作为交通运输的重要组成部分，在国民经济飞速发展的今天发挥着无可替代的作用。在矿产业发达地区，越来越多的公路不可避免要穿越或修建在采空区域。采空区上覆岩层在自身重力、交通设施作用下，产生水平移动、倾斜和下沉等变形，从而导致公路路面开裂、路基下沉、甚至大面积塌陷等破坏，严重威胁公路通行安全。
　　为保证采空区域公路正常运营，减少经济损失，在采空区修建公路前，必须对采空区进行稳定性评价。本文以河南省道323线采空区公路工程为研究背景，综合考虑采空区地基活跃状态、采空区分布位置及时间效应对路基沉降的影响，利用FLAC3D数值计算软件，采用改进的蠕变本构模型计算分析采空区路基沉降规律，确定采空区临界安全区域，并建立采空区影响范围内的路基沉降预测模型，为实际工程的设计和施工提供参考依据。取得的主要结论如下：
　　（1）与采用Mohr-Coulomb本构模型的计算结果对比，选取改进的蠕变本构模型进行数值计算，更符合采空区路基沉降理论，更接近工程实际。
　　（2）通过分析采空区路基沉降规律，将采空区地基沉降划分为瞬时沉降期、活跃沉降期、稳定沉降期，对比地基处于不同沉降期的路基沉降计算结果，得出不同沉降时期路基沉降差异很大，路基沉降主要发生在瞬时沉降期和活跃沉降期。
　　（3）变化采空区与路基相对位置，分析不同位置下公路路基沉降及不均匀沉降规律，确定了采空区的临界安全区域。
　　（4）通过对比分析现有常用的公路路基沉降预测模型，选取简单、实用的三点指数曲线预测法作为本文预测模型的基础，分析隧道开挖工程中Peck公式的沉降预测机理，考虑采空区空洞与隧道的差异性，修正Peck公式，用来预测采空区公路的瞬时沉降，并与三点指数曲线法相结合，得出了采空区路基沉降预测模型，将本文预测模型的预测曲线与工程现场实测曲线对比，结果显示本文预测模型预测结果良好，其预测结果可以作为采空区公路设计及施工的参考依据。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 选题依据及研究意义

1.3 采空区稳定性评价研究现状

1.4 存在的问题

1.5 本文研究内容

2 地质环境条件及地基沉降机理

2.1 工程概况

2.2 气象水文条件

2.3 地形地貌

2.4 地质构造及地层岩性

2.5 煤矿开采情况

2.6 地基沉降机理分析

3 公路下伏采空区路基沉降数值分析

3.1 FLAC3D软件介绍

3.2 模型建立及网格划分

3.3 本构模型

3.4 材料参数确定

3.5 边界条件

3.6 计算工况

3.7 计算结果分析

4 建立公路下伏采空区的路基沉降预测模型

4.1 沉降预测模型优选

4.2 建立预测模型

4.3 修正后的预测模型验证

5 结论与展望

5.1 结论

5.2展望

参考文献

个人简历、发表论文及参与科研

个人简历

参与科研项目

致谢