浅谈路基采空区治理施工技术

采空区指地下固体矿床开采后的空间,及其围岩失稳而产生位移、开裂、破碎垮落,直到上覆岩层整体下沉、弯曲所引起的地表变形和破坏的地区或范围。狭义的采空区指开采空间。采空区由于地质复杂、承载力低,会产生较大沉降变形,威胁公路路基的稳定,严重影响公路的安全运营。结合铜黄高速公路X合同段路基采空区的施工,对路基采空区进行大开挖回填的治理技术进行分析,为以后同类工程施工提供了可借鉴的经验。     

采空区路基变形基本特征及其影响因素分析

以山西某公路下伏采空区为例,通过对采空区覆盖岩层破坏特性、路基变形特征以及影响路基沉降变形的因素分析得出:采空引起覆盖岩层应力重分布进而发生碎落、开裂以及弯曲变形引起地表沉降最终导致路基变形甚至破坏,位于采空区中心的路基,弯曲作用使路基两侧受压变形,位于采空区边缘的路基发生不均匀沉降,靠近采空区一侧的拉应力引起路基滑移或开裂。煤层的倾角、开采宽度和深度、预留煤柱影响路基沉降变形,开采宽度越宽,深度越浅;预留煤柱越少、煤层倾角越小,越不利于路基稳定。     

深埋高应力围岩变形破坏三维物理模拟试验

随着我国浅部资源的逐渐减少和枯竭,矿物资源地下开采的深度越来越大,深埋高应力巷道的围岩变形、破坏规律的研究显得更加重要。采用WYQ1000—Ⅰ型地下工程综合模拟试验系统,通过三维物理试验模拟巷道的真实开挖、变形和破坏过程,研究有、无支护体系形态下的围岩变形,针对围岩应力以及位移变形破坏特征进行深入分析,得出深埋高应力巷道围岩变形破坏及支护作用机理。     

采空区对高速公路路基变形的影响

对采空区路基路面建立模型,研究了开采宽度和开采厚度对路基变形的影响.研究结果显示,路基的最大沉降量和水平位移随着开采宽度的增大而增大,且增幅较大;路基路面各种位移和变形值随着开采厚度的增大而增大,采空区路基路面位移和变形值的大小与开采厚度正相关.     

层状复合顶板巷道稳定性分析

采用ANSYS有限元计算模型对层状结构岩层巷道开挖施工进行了弹塑性二维分析,发现巷道底板和煤帮中点位移随着巷道宽度的增加而增加,增加基本按照线性规律,增加幅度比较平缓,即底板和煤帮中点的位移对巷道宽度的变化不敏感．同时对巷道上部层状项板建立两端固支的力学模型,得到巷道顶板下沉的解析解,由此研究不同高跨比的围岩变形、应力变化模式和破坏特征,对层状岩层巷道的安全评价和支护有一定的指导意义．     

北八特采空区路基沉陷评估及应用

为了评估北八特采空区沉陷对拟建青兰高速公路的影响,对北八特采煤区地表沉陷进行了预测分析,结果表明北八特采空区地表变形大且尚未稳定,残余地表变形超出了高速公路地表允许的变形极限值,因此建议对拟建高速公路进行采空区回填处理或改线。     

高填方涵洞地基及路堤受力、变形机理试验研究

由高填方涵洞工程目前的设计施工以及运营现状提出存在的问题,依托汾离高速公路进行了精心的试验工程,研究分析了高填方涵洞工程中的拱顶填土、两侧边坡、涵洞结构和地基的相互受力变形机理及破坏形式,提出了相应的设计施工新措施。     

某县城主干道路采煤巷道上覆地基稳定性评价

某县城主干道延长线道路途经煤矿采空区,结合现场实际情况的考察以及理论计算分析,对三条采煤巷道上覆地基的稳定性进行了评价。评价结果表明巷道C上覆地基稳定性较差,巷道D稳定,巷道F地基不稳定。对于处于不稳定状态的采煤巷道,建议采取回填或压力灌浆等措施来提高路基稳定性。     

桥台后加筋回填变形性状影响因素分析

为了揭示通过加筋回填减小路桥过渡段差异沉降的力学机理,参照桥台后加筋回填离心模型试验原型尺寸,应用ABAQUS有限元方法建立了桥台后加筋回填平面应变数值分析模型,通过不同加筋设计参数(加筋间距、加筋长度和筋材刚度)以及回填材料强度与地基刚度的影响因素分析,研究了桥台后加筋回填变形性状。研究结果表明:减小土工格栅加筋间距,增加土工格栅弹性模量、回填材料内摩擦角以及地基刚度,采用倒三角形变长度加筋布设,皆可有效减小桥台后回填体表面沉降;地基刚度特性对加筋回填变形行为的影响取决于地基与加筋回填体的相互作用特性。     

复杂采煤区路基变形规律及影响因素分析

分析了山西省煤炭开采现状以及采空区路基变形基本规律,结合有限元数值分析软件,建立不同开采方式下的路基变形与受力分析模型进行分析.结果表明：自重应力和附加应力引起采空区顶板发生变形,影响路基稳定;煤层开采宽度越大,路基在水平和竖直方向位移越大;不均匀沉降引起路基弯曲、倾斜、基应力集中等现象;煤矿的复杂开采方式过程对路基变形影响差异较大,实际工程应当根据具体情况采取相应的支护措施.     

波纹钢箱涵二维有限元力学性能分析

目前,波纹钢箱涵结构在我国的研究和应用较少。结合某工程实际,采用有限元方法,分析波纹钢箱涵结构在施工回填阶段的力学性能,并讨论了不同拱上填土高度和不同荷载作用位置对波纹钢箱涵变形、应力及内力的影响。结果表明,箱涵涵侧对称回填土体对结构影响较小,但拱顶填土可能会引起较大的结构响应;拱上覆土的增加有利于削减活载对于结构的影响;荷载最不利作用位置位于结构的跨中处。     

采空区高填路基设计

哈肇公路与鹤大公路连接线K1 050～K1 500段为采空区，因地下矿层采空后形成，其上方覆盖的岩层失去支撑，平衡条件被破坏，使上方岩层产生移动变形、破坏塌落，导致此段旧路沉陷严重，原旧路已下沉近10m，纵坡已达到10％以上，路面破损严重，两侧房屋多数倾斜变形，部分已倒塌。为满     

覆土波纹钢板桥涵自振特性试验及分析

依托等跨度的低弧拱和高弧拱两种线形的覆土波纹钢板桥涵模型,分阶段测试从裸拱状态到覆土回填务实完毕整个过程的结构自振特性变化.试验分析结果表明：随覆土高度的增加,结构自振频率逐渐下降;在覆土回填至拱顶以前,结构自振频率下降缓慢,覆土高过拱顶以后,结构的自振频率下降较快;覆土回填夯实结束后,两种线形结构的自振频率十分接近.此类结构的自振特性受回填土影响显著,埋置较深时,结构的振动性态趋向于与周围土层结合成一个整体系统.     

高速公路路基下伏小煤窑采空区稳定性分析

结合具体工程项目,调查了路基下伏小煤窑采空区的特征,利用FLAC3D数值模拟软件和GPS地表位移监测手段对采空区进行了综合研究。得出研究区原始地层和煤层开采后的竖向和水平向应力分布特征,围岩的塑性变形和应力重分布特征;路基加载后,模型整体位移增大,但水平位移较小;采空区的位移变形破坏并未波及至地表就已经达到了新的平衡状态,但根据岩体的蠕变特性,仍需对采空区进行处治;处治后地表位移监测结果分析与数值模拟结果相吻合,说明处治后采空区对高速公路的正常运营影响不大。     

富地表水浅埋偏压隧道围岩变形的实时监测研究

偏压隧道一般位于风化破碎岩层、堆积层、冲积层或坡积层等较松软地层,埋深往往较浅,在隧道开挖过程中,洞顶下沉较大,难以形成自然平衡拱.通过研究广珠铁路江门隧道典型断面围岩周边水平位移、拱顶沉降和地表沉降的实测数据,分析了隧道开挖引起围岩变形与破坏特征.分析表明,周边水平收敛和拱顶沉降均为开挖初期变化速率较快,开挖一段时间后变形趋于稳定.     

土工格栅加筋桥涵台背回填材料的离心模型试验

通过土工离心模型试验,研究土工格栅加筋台背回填材料作用于台背土压力的分布状况、加筋体的沉降变形特性、筋材的应变和变形特征。经分析比较提出了加筋回填材料离心模型试验的测量方法,通过粘性土、加筋粘土、风积砂、加筋风积砂等几种材料的台背回填离心模型试验和研究,发现土工格栅的加筋作用对土压力和沉降变形的影响显著;回填体中加筋材料所在的位置越深,该层筋材的拉伸应变值越大;同一层筋材上,靠近回填体与相邻路堤接壤处发生的拉伸应变最大。结果表明：适当提高底层加筋材料的强度,增加锚固端加筋材料的长度,能明显提高回填体的整体稳定性,减少台背回填区表面的沉降变形。     

采空区高速公路路基变形失稳的影响因素

矿体开采后会留下采空区.许多公路、铁路需要建在采空区之上或穿越这些采空区,面临因采空区塌陷所导致的路基失稳与破坏问题.了解采空区影响高速公路路基变形失稳的因素,对于有效避免此类病害发生具有重要指导意义.     

吊出井区段盾构隧道结构病害及成因分析

对砂性地层盾构吊出井所在区段地铁隧道进行隧道渗漏水、混凝土管片损伤、错台量、接缝张开量的调查和检测,并结合隧道收敛变形监测数据进行了吊出井段开挖回填的施工数值模拟。分析结果表明,吊出井段隧道病害主要是由于回填土在隧道该部位产生的侧向应力值太低,在上覆荷载作用下隧道产生较大收敛变形,引起拱顶管片内壁拉伸外壁受压,从而导致了隧道顶部纵向开裂和接缝张开等病害。     

基于弹性薄板理论的巷道层状顶板破坏的能量法分析

基于弹性薄板理论,利用能量方法对巷道层状顶板的破坏进行分析,阐述了层状顶板巷道围岩的变形破坏特征,得出顶板下沉的位移解析解,并进而确定了顶板岩层破坏的临界荷载.结果表明,用薄板理论研究层状顶板的下沉及应力分布规律是合理的.     

落石冲击下拱形明洞结构受力的模型试验研究

为研究落石冲击下拱形明洞结构的受力特点,通过改变落石质量及回填土厚度,利用1∶30缩尺模型试验分析了结构落石冲击所在断面不同部位的横向应变、轴力及弯矩等内力响应最大峰值的大小及分布特征,对各内力最大峰值随回填土厚度的变化趋势进行了分析,最后利用结构变形、弯矩及轴力图,对落石冲击下有回填土拱形明洞结构受力模式进行了总结. 研究结果表明:拱顶部位力学响应最显著,拱肩次之,拱腰及仰拱最小;结构受力形态可描述为拱顶部位轴向受拉、拱肩及以下部位为轴向受压的力学模式;与静力学分析隧道或明洞衬砌结构的荷载-结构模式不同,现行隧道设计规范中按素混凝土偏心受压构件对拱顶结构进行安全检算的方法并不适用于落石冲击工况;回填土厚度的增大有利于结构拱顶、拱肩及仰拱结构的受力,但对拱腰部位影响复杂,在设计时需结合落石规模、边墙形式及回填方式等进行具体分析.