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。