煤矿塌陷影响区对高速公路影响及对策研究

摘要

随着我国的公路网建设越来越密集,公路不可避免地要从一些矿区的采空区上方通过,随之而来引起的采空区对公路安全和稳定性的影响问题有待解决,因此探究采空区对道路工程的影响及对策有着必要的作用。本文借助前人的相关研究进行了大量的分析和总结,得到了一些有价值的研究成果,以期能应用到实际的公路工程中,减少不必要的经济损失,对实际的公路工程开展起到良好的指导作用。首先,本文通过对国内外现有相关的采空区研究文献做了综合的分析和总结,阐述了采空塌陷影响区稳定性的评价及相互作用理论、采空区的研究方法,并对其探测技术作了理论性总结。以著名的随机介质理论来解释了由于开采而引起的地表下沉值、水平移动值等,并以此理论为基础,预测地表残余变形量的大小,来评价采空区的存在对公路的影响,判断采空区是否需要进行填充处理。本文做了相关的有限元模拟,建立了实用简单的三维采空区稳定性分析和预测地表残余变形值的模型,应用ADINA(通用有限元分析软件)对所建模型做了稳定性模拟分析,得出了一些较为合理的结果。其次,本文对采空区和上覆公路不同的空间位置关系时的相互作用规律进行了分析,并对采空区煤层不同倾角、采深、采厚、开采宽度等对公路的影响作了对比,另外还分析了不同上覆岩性,不同地形变化,不同充填效果时对公路的影响作了比较系统的论述,得出对比结果。阐述了注浆处理采空区的对策,并对其作了可行性分性。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.2.1 概述

1.2.2 采空区稳定性评价研究概况

1.2.3 采空区研究方法的研究概况

1.2.4 采空区的探测及处理技术研究概况

1.3 本论文的研究意义及内容

2 高速公路下伏采空区勘察研究

2.1 工程地质条件及开采概况

2.2 采空区现场探测技术研究

2.2.1 钻孔探测

2.2.2 地球物探技术

2.2.3 采空区残余变形监测研究

2.3 本章小结

3 公路采空区地表残余移动变形分析

3.1 地表移动变形的基本指标

3.1.1 下沉量 W 和水平移动值 U

3.1.2 倾斜变形

3.1.3 曲率变形 k

3.1.4 水平变形

3.2 地表移动变形参数计算方法

3.2.1 地表变形基本参数实测方法

3.2.2 地表变形基本参数经验方法

3.3 地表残余移动变形的预计

3.3.1 预计方法

3.3.2 地表移动与变形参数计算及结果

3.3.3 采空区稳定性分析

3.4 本章小结

4 公路采空区地表稳定性数值模拟

4.1 非线性力学理论

4.2 ADINA计算程序简介

4.3 基本假设

4.4 计算模型大小及边界条件设置

4.5 计算参数的选择

4.6 模拟计算步骤及实现方法

4.7 采空区与高速公路异面时空区残余变形对高速公路影响

4.8 采空区与高速公路平行时空区残余变形对高速公路影响

4.8.1 不同倾角的影响

4.8.2 不同采深的影响

4.8.3 不同采厚的影响

4.8.4 不同松散层厚度的影响

4.8.5 不同开采宽度的影响

4.8.6 不同地形变化的影响

4.8.7 不同上覆岩性的影响

4.8.8 不同充填效果的影响

4.9 本章小结

5 高速公路下伏采空区工程注浆治理

5.1 采空区治理范围

5.2 注浆控制方法

5.2.1 注浆量控制标准

5.2.2 注浆压力控制标准

5.3 注浆排水

5.4 注浆后采空区残余变形预测

5.4.1 有限元软件模拟预测

5.4.2 经验公式预测

5.5 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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