高速公路采空区地面的变形计算

基于随机介质和经典力学理论,建立了高速公路地下采空区地表变形计算模型,对耒宜高速公路下伏典型的两种采煤形成的采空区坍塌后地表变形进行了计算分析,结果表明,该处采空区对高速公路的正常使用存在威胁,需要进行工程处理。     

膨胀土地区下伏中浅层采空区地基稳定性评价

以南宁外环高速公路中一段处于膨胀土地区的小煤窑采空区为工程依托，建立有限差分网格模型，定量求算出煤层充分采动后地表最大移动变形值；采用了抚顺矿区分析下沉随时间变化的建议公式求得该采空区地表剩余变形量；最后，对该路段地基进行稳定性评价。结果表明:采空区处于不稳定状态，必须对该路段的地基进行有效处治，才能保证新建高速公路该路段的工程质量。     

采空区高速公路路基路面变形破坏

随着各地高速公路建设的快速发展,一些高速公路无可避免地要跨越采空区,这就可能面临采空区地表沉陷引起高速公路路基路面破坏问题。因此,针对采空区路基路面的主要病害,开展采空区高速公路路基路面变形破坏理论和变形协调设计方法的研究就显得十分重要。采用粘弹性蠕变本构关系建立有限元仿真模型,对采空区路基路面变形破坏问题进行理论研究,主要研究内容包括以下几个方面:(1)运用ANSYS软件建立数值仿真模型,分析采空区地表沉降特征,将地表沉降曲线分为三个区域:下凹区、上凸区、反弯区,并分析不同因素影响下地表沉降曲线的变化规律。(2)根据地表沉降曲线分区特征,建立采空区—路基—路面整体模型,分析路基位于地表沉降曲线不同特征区段时路基路面的变形破坏模式。(3)根据地表沉降曲线特征,结合采空区路基路面变形破坏的主要影响因素,研究采宽、采厚、采深、煤层倾角、留设煤柱等因素对采空区路基路面变形及应力的影响,总结不同因素影响下路基路面变形破坏的基本规律。(4)根据有限元计算分析结果及高速公路安全运行的设计标准,归纳总结了采空区一般处治方法,并基于协同作用原理给出了采空区路基路面变形协调设计方法。     

黄土公路下伏采空区数值模拟与处置技术研究

为提高采空区治理能力,文章基于有限离散元分析模拟,研究公路下伏采空区地表移动变形规律。依托荣成至乌海高速公路具体工程项目,通过注浆处置模拟与实际工程实施,研究注浆范围、注浆参数对采空区稳定性的加固效果,提出了不同路基下伏采空区注浆处置的评价标准。结果表明：黄土地区填方路基下伏采空区的地表最大移动变形值与填方路基的高度线性相关。对于一般路基,宜取采空区治理后冒落带剪切波速为200 m/s作为注浆处置评价标准;对于高填方路基,宜采取剪切波速为250 m/s作为注浆处置评价标准。     

高速公路下伏多层采空区路桥变形及受力响应特征研究

高速公路下伏采空区地表变形计算及处治范围确定,是目前高速公路建设中急待解决的技术难题,尤其在缺乏观测资料地区,目前的经验及理论公式都难以解决.以垄茶高速采空区为背景,基于ansys有限元程序构建FLAC3D计算模型,分别对开采前、开采后未注浆和经注浆处理的多层采空区进行数值模拟对比,分析了路基、桩基变形响应和应力响应特征,确定了地表变形警戒边界和注浆处理范围,这对注浆处理和路面及桥梁设计具有重要的理论指导意义和工程实践价值.     

下穿房柱式采空区隧道变形规律与控制研究

为了探究房柱式采空区开采过程和隧道下穿采空区施工过程的相互影响,以巴准铁路敖包沟隧道为依托,采用数值方法对施工过程中围岩变形与受力随施工步变化进行模拟分析。研究表明:隧道下穿房柱式采空区时,采空区开挖造成采煤柱压缩,采空区侧壁和煤柱发生较大水平位移,影响延伸至地表2倍采煤长度范围内;隧道下穿施工引起采空区底板与顶板竖向位移进一步增大,造成3倍开采深度范围内地表沉降;采空区、煤柱和地表变形随隧道开挖步变化规律相关性较高,且隧道拱顶受采空区底板变形的影响是引起失稳的主要原因。研究结果保障了敖包沟隧道下穿采空区的施工安全。     

贵州仁赤高速公路朱家沟煤矿采空区稳定性评价

以贵州仁赤高速公路朱家沟煤矿为例,通过地质力学分析方法评价煤矿采空区上覆岩层的稳定性情况;利用离散单元法,拟定计算模型,并进行开挖模拟计算.通过对计算结果的分析,研究煤矿开采引起的覆岩移动规律、地表变形规律,计算已有采空区可能引起的地表变形范围和变形量,进而对高速公路煤矿采空区稳定性和对高速公路的影响进行评价.     

湖南某高速公路压覆煤矿采空区路基的稳定性分析

以夏蓉高速湖南境郴宁高速公路k179+870～k180+030段路基压覆龙潭煤矿采空区作为研究对象,通过对现有的地质勘查资料及物探成果的综合力学分析及评价,再运用数值计算模拟采空区的覆岩移动规律、地表变形规律,计算已有采空区可能引起的地表变形范围和变形量,进而对k179+870～k180+030段采空区稳定性、煤柱保护范围及与高速公路的影响进行分析评价。     

公路隧道穿越煤系地层相关地质灾害处治技术探讨

由于矿产资源的开采,使得地面下留下了许多不规则的采空区,上覆的岩层冒落塌陷,自下而上形成冒落带、裂隙带和整体移动带,并引起地表变形,给高速公路的建设和运营带来了很大的影响,尤其是年代久远的小煤窑采空区,对隧道工程危害极大,易造成支护结构变形、开裂、沉降甚至发生坍方,个别隧道运营期间仍在整治。目前采空区隧道的设计理论尚不完善,实际设计、施工中采用的工程措施基本以工程类比及施工实践为主,采空区是公路隧道穿越煤系地层典型的地质灾害情况之一。本文对公路隧道穿越煤系地层相关地质灾害的处治技术进行了探讨。     

邢台煤矿采空区地表沉陷规律研究

通过对邢台矿区铁路下开采引发的地表沉陷进行分析．以有限元法对地表沉陷过程进行了数值模拟,研究了地表变形特征,为进行采空区地表沉陷处理提供了理论依据。     

南山隧道穿越煤系地层采空区围岩变形机制及处治措施

针对南山隧道穿越煤系地层和采空区时，发生围岩大变形及采空区塌陷，从设计、施工及地层岩性等方面分析了围岩变形机制，根据围岩变形和采空区实际情况，分别采取相应的处治措施，取得了良好的治理效果。     

多层采空区影响下隧道内力变化的数值研究

针对具体工程案例,建立了隧道下穿两层、上覆一层的采空区的数值模型,得到了隧道开挖后隧道变形、衬砌结构内力及地层变化的规律,探究了多层采空区对隧道的叠加效应。主要发现有：隧道上、下的采空区对隧道变形的影响规律不同;多层采空区的存在大大增加支护结构的截面偏心距,从而降低结构的承载能力;有无采空区时隧道周围的地层变形特征差异显著。     

公路隧道穿越陡倾煤层采空区力学特性分析

针对隧道穿越陡倾煤层的施工力学特性,采用数值计算方法,探讨隧道施工对采空区围岩变形和受力的影响,结果表明,围岩应力分布规律受采空区影响显著,陡倾煤层采空区前后15 m为隧道施工过程中加强支护和重点监测范围。通过分析陡倾采空区对隧道结构的影响程度和规律,发现采空区的存在使得隧道支护结构主应力最大值增大约15%~20%,对隧道整体结构的稳定性不利。     

浅层等值反磁通瞬变电磁在煤窑采空区中的应用

铁路勘察设计中,查明煤窑采空区的分布对铁路设计以及后期运营具有重要意义。基于等值反磁通原理的瞬变电磁法是一种探测地下二次场的新方法。该方法通过将接收线圈至于反磁通平面,消除其暂态过程,接收纯净地下二次场。为此,从等值反磁通瞬变电磁法原理出发,立足于在实际铁路工程勘探中的应用,利用煤窑采空区与周围完整岩体的瞬变电磁法反演相对视电阻率的差异,在新建铁路渝昆线昭通车站的地球物理勘探中,准确探明采空区位置。通过与同测线地质资料对比,展示其良好的浅层勘探效果。     

低等级公路下伏非规则采空区的稳定性分析及治理措施

根据对昆明和下路采空区的现场勘察和探测,针对路基下埋设深度及分散密度具有差异性的非规则采空区巷道,提出了充填浆液、开挖回填与装铺钢筋混凝土板三种不同的综合治理措施,并结合FLAC3D数值模拟分析了低等级公路采空区,使用廉价的水泥黏土浆液取代水泥粉煤灰浆液的可行性,且对装铺在浅埋采空区的钢筋混凝土板的稳定性进行了评价,为处治该等级公路提供参考。     

高速铁路桩板结构处理采空巷道地基沉降数值分析

以合肥至福州高速铁路五府山车站路基为研究对象,对采空区路基桩板结构基础沉降进行数值模拟,分析路基在不同工况下变形规律,为采空巷道上方桩板基础稳定性评价提供依据。研究结果表明:桩板结构能够有效限制采空巷道顶板的冒落垮塌,能减小采空区路基变形,表明桩+承载板结构作为采空巷道地基的工程处理方法是有效的。     

大连经济技术开发区石棉矿采空区地面塌陷机理与稳定性分析

分析了大连经济技术开发区石棉矿采空区地面塌陷形态及采空区塌陷机理,并应用ANSYS软件对采空区稳定性进行评价。结果表明:石棉矿采空区地面塌陷主要形态为采空区塌陷坑伴生地表裂缝、长列式串珠状地表塌坑、碟形和椭圆形塌陷坑及长列式单体塌陷坑。矿柱强度、矿柱数量及矿柱宽高比是引起岩体移动的决定因素。ANSYS软件数值模拟表明,采空区范围变形破坏仍在继续,总体变化趋势较大。建议加强监测,以策安全。     

绵泸高铁大面积采空区采动影响研究及防治措施

依托绵泸高铁内自泸线穿过螺观山脉时遇无法绕避的大面积煤层采空区，比选采动影响对高铁的安全危害最小、地质条件最优的线路方案。通过充分的资料收集、大面积地质调绘对比、再结合钻探、多种物探探测成果进行综合分析和专题研究，查清采空区影响范围，确定方案；针对采空区对高铁的影响进行定量分析，并采取有效的防治措施。     

长大隧道穿越泉域保护区及煤层采空区地质选线关键技术研究

为解决过煤层采空区分布区及水源地保护区铁路选线难题,依托山西某煤运铁路通道,提出下穿煤层采空区,上跨水源供给稳定饱和水位的隧道方案思路。在此基础上归纳总结综合地质勘察技术方法及手段,用于煤层空间分布及水源饱和水位的勘探,并借鉴煤矿工程、铁路工程及地下工程经验及理论,结合数值模拟提出煤层采空区下铁路隧道65 m的安全覆岩厚度,为方案论证及实施提供了重要依据。