老采空区地基稳定性评价与监测

摘要

在过去的几十年中，煤炭的发展为极大的促进我国经济发展，同时也产生大范围的采空区，导致一些地区的规划建筑物不得不建立老采空区的上方。因此，对采空区上新建建筑物的地基稳定性进行研究是非常必要而且重要的。根据大量资料表明，矿区停止开采以后，采动破碎岩体会进行长期的蠕动，地表会继续进行缓慢的移动变形。而且开采沉陷使采空区形成由残留空洞和破裂岩体构成的不良地质条件。因此考虑采空区上方建筑荷载有可能使得原本处于相对平衡状态的上覆岩层重新发生“活化”从而威胁到建筑物的安全和稳定是非常必要的。因此，本文结合临沂市某采空区上方拟建建筑物实例进行建筑物地基的稳定性探讨和研究。
　　（1）通过对国内外资料综合分析，阐述采空区覆岩移动破坏带的划分及其破坏特征、根据砌体梁理论并结合采空区覆岩的相对平衡模型，阐述了采空区失稳机理和“活化”的类型。
　　（2）阐述传统的概率积分法模型，介绍了国内常见残余沉降概率积分法参数计算方法，结合实例对采空区地表残余沉降进行预计。得出采空区的残余沉降等值线图、残余倾斜南北、东西方向等值线图、以及残余水平变形南北、东西方向等值线图。
　　（3）对采空区由残留空洞和破裂岩体的不良地质基础，选取以工程钻探为主和瞬变电磁为辅的组合方法对采空区进行综合地质勘探。
　　（4）根据弹性地基应力 Boussinesq解，依据一维弹性力学法则，运用附加应力法计算不同楼层建筑物荷载的最大影响深度；根据弹性力学在三维空间上的计算法则，计算不同楼层的矩形荷载在地基中附加应力的影响分布。根据覆岩破坏特征，提出建筑荷载影响深度和保护层厚度之和刚好小于等于煤层最小开采深度与导水裂缝带的高度之差时，这种情况的建筑物荷载刚好不能导致采空区发生“活化”，从而对建筑物地基稳定性评价提供参考依据。

目录

声明

1 绪论

1.1 论文研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和技术路线图

1.4 本章小结

2 老采空区地基“活化”机理

2.1 地表移动破坏的形式与特征

2.2 采煤沉陷区的稳定过程

2.3 采煤稳定区“活化”及失稳机理分析

2.4 本章小节

3 地表残余变形预测

3.1 概率积分法基本原理

3.2 概率积分法参数选取

3.3 残余沉降预计参数选取

3.4 本章小节

4 老采空区建筑场地探测与研究

4.1 老采空区现场勘测技术与方法

4.2 采空区综合物探

4.3 本章小结

5 采空区地基稳定性分析

5.1 建筑物荷载的扰动深度影响分析

5.2 本章小结

6 老采空区地基处理与监测方法

6.1 老采空区地基和建筑物处理措施

6.2 老采空区建筑物变形监测

6.3 本章小结

7 工程实例

7.1 地质环境条件

7.2 采空区上方建筑物地基稳定性评价

8 结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

参考文献

攻读硕士期间主要成果

致谢