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。     

贵阳绕城高速公路煤矿下伏采空区治理技术研究

贵阳绕城高速公路煤矿采空区治理技术研究是在勘察调查的基础上,对不同地质条件、不同采矿类型的采空区进行综合分析,对路线通过采空区区段进行稳定性、危害性分析与评价,为路线比选提供依据,进而提出采空区治理方案。     

邢汾高速公路下伏铁矿采空区综合处治设计

公路下伏采空区严重危害公路路基的稳定和正常安全运营。本文根据邢汾高速公路下伏铁矿采空区的地质特点,分析了采空区对路线的影响,提出了相应的处理方案,以便对类似工程的治理提供科学的设计和技术参数等。     

采空区对公路路基稳定性影响的离散元法分析

采用离散单元法对昌金高速公路金鱼石段路基下采空区的稳定性及采空区对路基稳定性的影响进行了研究。表明采空区围岩不稳定,对路基稳定性有显著影响。当采用注浆方法对采空区进行处理后,路基是稳定的,满足高速公路技术标准的要求。     

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。     

级配对OGFC沥青混合料抗阻塞性能的影响研究

为研究级配与大孔隙OGFC沥青混合料阻塞行为之间的关系,通过设计6种不同级配,成型车辙板试件,以ISO标准砂作为阻塞材料,进行阻塞-疏通二次试验。试验结果表明：OGFC沥青混合料的级配与其渗透性、构造深度具有良好相关性;模拟阻塞空隙的实验前期,沥青混合料渗水性能迅速衰减,而试验后期,试件渗水系数衰减至稳定值,大小约为原始渗水系数的20%;疏通后渗水系数可恢复到初始渗水系数的65%。通过分析OGFC沥青混合料的15%通过率当量筛孔尺寸S15与渗水系数关系,预估OGFC沥青混合料空隙阻塞特征,为OGFC沥青混合料级配设计提供参考依据。     

高速公路煤矿采空区设计方案研究与实践

以贵州仁赤高速公路为例,对高速公路煤矿采空区的设计方案进行研究,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,对高速公路煤矿采空区稳定性和路线设计方案的可行性进行评价。结合工程实践,提出高速公路通过煤矿采空区的设计建议。     

留设煤柱法防止采空区对上覆公路破坏的研究

文中分析了留设煤柱的方法以避免或减少下伏采空区对公路的破坏作用。在满足《公路工程质量检验评定标准》中规定的验收标准的前提下,对比研究了留设煤柱宽度与煤矿埋深的关系。     

公路下伏采空区泡沫轻质土新型注浆材料施工性能试验研究

对采空区注浆处治常用的水泥粉煤灰浆液进行发泡改性,制成泡沫轻质土新型注浆材料,通过室内试验研究其施工性能及其影响因素。结果表明:在同一固相比条件下,浆液流动度随着水固比的减小而减小。新材料流动性随泡沫溶液掺量的增加而减小;随着水固比的减小和泡沫溶液掺量的增加,新材料的分离率逐渐减小;在相同固相比情况下,泡沫轻质土凝结时间随着水固比（水灰比）的减小而相应地缩短。水固比（水灰比）对泡沫轻质土的凝结时间有显著影响;提出了满足施工要求的公路下伏采空区泡沫轻质土新型注浆材料的配比范围。     

地下空间开挖过采空区时覆岩移动变形的数值模拟研究

为掌握在采空区上方开发地下空间时,地下空间开挖对采空区覆岩移动变形的影响情况,以山西拟开发的跨越南坑矿8#煤层部分采空区的某大型地下空间工程为研究对象,采用数值模拟方法研究分析开挖对采空区覆岩的移动变形影响,发现控制层及其稳定性在开挖过程中对地下空间工程的稳定性起着至关重要的作用。开始开挖时控制层在应力作用下纵向下移,在开挖面经过采空区一段时间后停止移动,而非控制层在应力作用下继续移动,导致离层;开挖过程中采空区覆岩横向不同程度的错动,总体趋势是两侧岩层向中间移动;控制层的稳定性对岩层的移动变形有重要作用,控制层稳定存在时,其上部岩层不会产生向下的大变形,否则相反。为进一步开发研究地下空间开挖过采空区时的岩层控制技术提供了理论基础。     

跨采空区上承式120m简支钢桁梁的设计研究

贵金古高速公路杜家山特大桥主桥为跨径120 m的上承式简支钢桁梁,跨越煤矿采空区。综合考虑路线、桥面布置和结构受力等因素,决定主桁采用上承式普拉特式桁架,桁高12.5 m,标准节段长度12 m。桥面系采用混凝土与密集横梁结合体系。桥梁位于缓和曲线上,采用悬臂变宽解决桥面变宽问题,采用腹杆变高、上弦杆变高以及混凝土板变厚相结合的办法解决曲线超高变化的问题,避免了单一方法造成的施工难度过大或桥面恒载过大等问题。设计计算时,采用极限状态法指导设计,基于Midas/Civil建立有限元模型,计算结果表明,各项指标均满足公路钢结构桥梁规范要求。设计时引入BIM技术,对于提高设计质量大有帮助。     

山区高速公路陡坡上路基稳定性分析方法与治理对策

结合湖南某山区高速公路陡坡上路基工程的特点,深入探讨了山区陡坡上路基破坏机理与破坏模式,在综合运用极限平衡分析与离散单元分析方法基础上,探讨了山区陡坡上高速公路路基稳定性的分析方法,并在深人研究高速公路路基支护型式与支护效果的基础上,提出了对山区高速公路陡坡上路基采用反压护道加固路堤、挡土墙加固路基、土工格栅加筋法加固路堤等治理措施与对策.     

基于离散单元法的沥青混合料研究初探

针对构成沥青混合料骨架的集料内部复杂的微观作用机制,在随机集成2种粒径集料混合体基础上,利用离散单元法DEM进行微观模拟。据此原理,在VC 平台上开发出相应的计算程序,并将该程序用于模拟重力场内集料的微观相互作用。结果表明,该方法为实现级配可视化设计、分析骨架强度形成机理及混合料变形与破坏机制奠定基础。     

砂卵石地层隧道开挖过程中上覆土体应力变化的颗粒流模拟研究

为研究砂卵石隧道开挖过程中洞顶上覆土体的应力变化规律,以某市轨道交通1号线砂卵石地层中地铁隧道开挖为研究背景,采用PFC~(2D)颗粒流程序,建立隧道-土体颗粒流模型,对台阶法隧道开挖全过程引起的洞顶上覆土层的应力扰动规律进行细观数值模拟研究。研究结果表明:1)开挖初期,隧道上覆土层的应力扰动作用明显,上覆土体有一个明显的应力重新分配到再平衡过程;2)环形开挖对洞顶上覆土层产生的应力扰动最为明显;3)开挖对竖向应力产生的扰动作用强于水平应力。本文研究结果与实际工程较为吻合,分析结果可为今后砂粒卵石地层隧道施工提供指导。     

公路下伏采空区注浆处治泡沫轻质土新型材料试验研究

为解决西北部地区公路经过采空区采用常规水泥粉煤灰浆液注浆处治存在的问题,采用阴、阳离子型泡沫剂,对水泥粉煤灰浆液进行发泡改性,研制出一种新型泡沫轻质土注浆新材料。研究结果表明:泡沫轻质土新材料强度和密度随着水固比的减小而增大,随着水泥占固相比的增大而增大,随着泡沫溶液掺量增加而减小。提出了两种适用于公路一般路基、桥梁、隧道下伏采空区注浆处治的新型轻质注浆材料配比范围。     

结构抗震倒塌分析的扩展散体单元法研究

散体单元法(DEM)是一种模拟离散结构倒塌的数值方法,通过在单元之间加入联结弹簧,可用来模拟连续体的倒塌,称为扩展散体单元法(EDEM).介绍了扩展散体单元法在结构抗震倒塌分析方面的研究近况与有待解决的难点.并给出一种简化了的扩展散体单元模型.     

云桂铁路高填方段路基下伏断层错动数值模拟研究

云桂铁路高填方段路堤DK707+800~+990存在两条次生活动断层,在地震作用下,下伏断层错动往往将会直接损害断层上修建的路基,可能造成断道等灾害。由于工程的复杂性,利用数值模拟对其进行原型建模。首先对其进行静力分析,包括瞬时重力加载与分步施工模拟,模拟发现经过灌注桩群加固后,该结构在自重下是稳定的,然后对其进行了动力分析模拟断层水平错动对该路基结构的影响;最后通过Abaqus面面接触模型,建立夹砂褥垫层模型,以此来模拟该路基在减隔震措施下的动力响应特性,并与未设褥垫层时进行了对比。     

大断面隧道在上软下硬地层中施工方法研究

当大断面隧道穿越上软下硬地层时,出于安全、成本及进度等综合考虑,单一的开挖方法往往不能满足施工要求,恰当的开挖方法需要在理论计算的指导下不断试验、分析和总结,才能有所突破.结合ANSYS10.0有限元计算软件和施工监测结果,对上软下硬地层中大断面隧道施工方法做了深层次的分析,通过对多种工法的实际量测结果的比较、分析,得出一些施工参数,可为类似地层施工借鉴,可为类似工程借鉴.     

基于界面剪切试验的沥青混合料集料切向弹性刚度研究

目前仍缺乏沥青混合料颗粒接触界面参数的有效获取方法,导致基于离散元法的沥青混合料数值分析手段无法精确模拟材料的力学行为。针对切向弹性刚度参数无法准确获取的难题,基于自主开发的沥青混合料颗粒剪切分析系统开展沥青混合料的颗粒界面剪切试验研究,确定合理试验参数。在此基础上开展3种级配和3种集料的沥青混合料单轴贯入试验,分析不同试验方法得到的剪切模量相关性。试验结果表明：在60℃试验温度和0.02 mm·s^-1剪切速度条件下可获得较为稳定的试验结果;剪切应力曲线表现出典型的预剪切阶段、剪切稳定阶段和剪切破坏阶段三段式增长;级配对界面剪切力有显著影响,AC-13、SMA-13和OGFC-13混合料的峰值均值分别约为100,50,90 N;同一级配下,采用玻璃珠和铁珠的混合料的界面剪切力分别为75,70 N;集料的材料类型是影响界面切向弹性刚度的关键因素,采用玻璃珠和铁珠的界面切向弹性刚度分别是0.17×10⁶ N·m^-1和0.22×10⁶ N·m^-1,而花岗岩集料则达到0.66×10⁶ N·m^-1以上;贯入试验结果表明级配和集料类型决定了混合料的剪切模量大小,采用花岗岩集料的AC-13型混合料的剪切模量达到18.88 MPa,OGFC-13混合料最小,仅为8.95 MPa;界面剪切试验得到的剪切模量与贯入试验结果的相关系数达0.89。所提出的集料接触界面剪切试验可分辨级配和集料类型对切向弹性刚度的影响。