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【6h】

高等级公路采动破坏特征与变形预计方法

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1 绪论

1.1研究背景及意义(Research Background and Significance)

1.2国内外研究现状(Research Status at Home and Abroad)

1.3存在的问题(The Problems)

1.4研究的内容与技术路线(The Research Contents and Technical Routes)

1.5论文组织结构与安排(The Organization)

2 开采沉陷对高等级公路的破坏特征及机理研究

2.1高等级公路的结构和特点(Basic Structural Characteristics of High-grade Highway)

2.2高等级公路采动破坏特征及机理分析(Failure Characteristics and Mechanism Analysis of High-grade Highway under Mining Influence)

2.3本章小结(Chapter Summary)

3 采动影响下新邹济公路移动变形和破坏特征实测研究

3.1研究区域概况(The Situation on the Study Area)

3.2 公路变形监测方案设计( Design of Highway Deformation Monitoring Scheme)

3.3 采动影响下高等级公路移动变形和破坏特征研究(Study on Mining-induced High-grade Highway Movement Deformation and Failure Characteristics)

3.4本章小结(Chapter Summary)

4采动影响下公路移动变形及破坏规律数值模拟研究

4.1 数值模拟软件简介(Numerical Simulation Software Introduction)

4.2数值模型方案设计(Numerical Model Scheme Design)

4.3数值模拟结果分析(Analysis of Numerical Simulation Results)

4.4本章小结(Chapter Summary)

5 基于三角形剖分的开采沉陷预计软件实现

5.1 概率积分法基本原理( The Basic Principle of Probability Integral Method)

5.2 关键算法实现(Key Algorithm Realization)

5.3 系统实现(Software System Implementation)

5.4 本章小结(Chapter Summary)

6 高等级公路移动变形动态预测方法研究

6.1 PSO算法简介(Introduction of PSO Algorithm)

6.2 指数平滑法预测模型( Exponential Smoothing Anticipation Model)

6.3 采动区高等级公路移动变形动态预计模型可行性分析(Feasibility Analysis of Dynamic Prediction Model of High-grade Highway Moving Deformation in Mining Area)

6.4本章小结(Chapter Summary)

7 结论与展望

7.1 主要结论(The Main Conclusions)

7.2 不足和展望(Problems and Prospects)

参考文献

作者简历

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摘要

高等级公路是煤矿区的重要基础设施,许多矿区面临高等级公路下压煤开采的问题,准确预计和评估采动变形对高等级公路的影响是进行高等级公路下采煤的前提。本文以南屯矿区新邹济公路下采煤问题为研究对象,采用现场实测、理论分析和模拟研究手段,研究了采动影响下公路移动变形和破坏特征、采动区公路地表与路面变形关系、采动区公路变形破坏过程,建立了采动区公路变形预计方法,并编程实现。
  本研究主要内容包括:⑴地表移动与变形传递至路基、路面,引起公路路面产生下沉、水平移动、倾斜、水平变形等,改变了公路的几何结构特征;当路面移动与变形值超过限值时,在拉伸区引起裂缝,在压缩区产生路面隆起、路缘石破碎,路面破坏改变了路面的连续性,路面不平整度显著增加,严重威胁了公路的安全运行。结果表明,路面下沉值达到21mm,倾斜变形为0.73mm/m时,路面产生裂缝;压缩变形达到1.8mm/m时,路面产生隆起。⑵针对邹济公路这种柔性路面,在公路路面不产生隆起时,路面和对应地表的移动变形基本一致,采动影响下路面的下沉要滞后于对应地表下沉,路面水平移动要大于地表水平移动值,路面和地表之间并没有显著的离层发育。可以通过预计地表的移动变形值来替代对应位置处路面的移动与变形值。⑶针对公路动态变形预计精度低的问题,结合公路下采煤需要进行变形监测这一有利条件,提出了一种不断融入实测数据的高精度开采沉陷动态预计模型;针对预计模型中常用的矩形剖分方式对不规则工作面适应度较差的问题,开发了基于三角形剖分方法的预计程序。案例分析结果表明,融合实测数据的开采沉陷动态预测模型预计地表最大下沉点的相对误差优于6%。

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