铁路穿越小型采空区稳定性的评价方法研究

研究目的:本文结合沪昆铁路上纸厂煤矿的小型采空区的勘察,通过对小型采空区勘察方法研究,探讨小型采空区稳定性分析的方法,对铁路工程建设提出处理意见,并总结铁路通过采空区的经验,为类似工程提供参考。研究结论:(1)对于小型采空区,勘察范围应由大到小,先是在宏观上认识研究区的采空情况,最后重点研究对工程有影响的区域;(2)在勘察方法上按照先地质调查测绘,然后物探最后钻探,并在这三个过程中用这三个方法进行相互验证,相互补充;(3)应注意区分采空区类型,根据工程特点,确立勘察重点、选用相应的稳定性评价方法;(4)采用洞顶坍塌堵塞法及手册法对上纸厂小型采空区进行稳定性验算,得出了可以不对上纸厂采空区进行处理的结论。     

基于洞顶岩体应力传递的小型采空区稳定性评价方法研究

浅埋洞穴及小型采空区稳定性受顶板岩体结构强度、侧壁稳定性及上部荷载大小等多种因素影响,在地基稳定性评价中系统考虑这些因素的影响是保证评价结果真实可靠的关键。根据岩溶洞穴及小型采空区等地下空洞的分布特征,采用基于洞顶上方岩体应力传递的力学平衡分析方法进行洞穴稳定性评价,综合考虑空洞侧壁稳定和黏聚力c值的影响,推导临界深度计算公式,探讨了相关参数的取值方法。实例计算分析结果表明,本方法综合考虑洞穴侧壁稳定和黏聚力c值对洞顶稳定性的影响,使计算结果更符合客观实际,适于对浅埋洞穴的地基稳定性评价。     

榆树湾矿区大面积、深层采空区加固处理

榆树湾矿区大面积、深层采空区加固处理采用深层注浆、浅层加固,辅以地面变形观测和固定式横断面监测方法+监测中心计算机系统+通信传输平台的铁路预警系统的综合加固处理措施。深层注浆可防止采空顶板塌陷后,采空区上覆岩层形成跨落带、断裂带和弯曲带不会出现突然塌陷的可能;浅层加固则对采空区边界以外165～200m的变形区进行了加固处理,防止地表的横向水平变形和纵向水平变形对路基本体工程的影响;同时采用固定式横断面监测方法+监测中心计算机系统+通信传输平台的铁路预警系统观测网,对铁路后期运营提供了切实的保障。     

地下车站顶板上方设置 人工接地网的合理性研究

为了研究在地下车站结构顶板上方设置人工接地网时的电气参数合理性,采用 CDEGS 软件建立地下车 站的接地网模型,对比接地网在车站结构底板下方和车站结构顶板上方的工频接地电阻值区别,并由此展开车站 结构顶板上方的土壤电阻率、结构顶板上方覆土土壤厚度和接地网网格尺寸、导体直径的细化研究,结果表明： 车站结构顶板上方的土壤电阻率和土壤厚度对接地电阻值起重要作用,接地网的网格尺寸和导体直径对电阻值的 影响甚微,最后对接地网上方地表的接触电压和跨步电压等安全性指标进行研究。结果表明：当发生严重的短路 接地故障时,在车站结构顶板上方设置接地网并不会引起地表上方的接触电压、跨步电压超标,具有较高的安全 系数,证明在地下车站结构顶板上方设置人工接地网的电气参数是符合相关要求的。     

岩溶区桥基下伏溶腔顶板安全厚度分析

研究目的:以某客运专线岩溶区大桥为例,结合溶腔实际空间分布形态,对桥基荷载作用下溶腔岩体应力特征进行三维有限元分析,确定溶腔顶板的安全厚度.研究结果可为岩溶地区高速铁路、客运专线桥梁基础设计提供参考.研究结论:溶腔顶板厚度为30 m和25 m时,桥基附近岩体安全系数均在1.2以上,溶腔顶板安全系数在1.3以上,溶腔顶板是安全的;溶腔顶板厚度20 m时,溶腔洞周局部岩体安全系数约1.1,溶腔顶板基本是安全的,但岩体强度储备不足.本工程桥基荷载作用下溶腔顶板最小安全厚度约为20 m,对应基础最大埋深为13 m;基础设计埋深为8 m,溶腔顶板是安全的.     

古窑及近代小型采空区勘察方法选择与应用

概要分析了古窑及近代小型采空区的类型及特征,在此基础上论述了古窑及小型采空区的主要勘察方法和勘察流程,结合近年来的勘察经验,对主要勘察技术方法的原理、适用性及应用效果进行了分析和总结,提出了物探方法组合模式及综合勘察技术流程。最后进行了实例应用分析。     

基于突变理论的岩溶隧道拱顶安全厚度分析与失稳预测

为解决岩溶地区隧道安全施工的问题,在突变理论基础上,对岩溶隧道顶板安全厚度及稳定性问题进行研究.基于弹性梁模型,综合考虑围岩自重和隧道坡度等因素,建立隧道拱顶突变失稳的判别方程,得到岩溶隧道顶板安全厚度的计算公式,并分析相关因素对顶板安全厚度的影响规律.在此基础上,进一步提出隧道拱顶失稳预测方法,并结合工程实例进行验证.研究结果表明:溶腔水压力、溶腔大小、围岩弹模对拱顶安全有着重要影响;基于突变理论得到的岩溶隧道顶板安全厚度计算方法在实际工程应用中具备可行性与较高的准确性,建立的顶板失稳预测模型能有效预测岩溶隧道拱顶失稳时间.     

高速铁路采空区桥基沉降变形数值模拟分析

通过对采空区桥梁群桩基础沉降进行数值模拟,分析采空区桩基在荷载作用下变形过程及特点,揭示不同工况下的基础变形规律。研究结果表明,基础沉降满足规范要求,沉降主要集中在浅层土地层中;桩间土与桩顶沉降均匀;采空巷道顶板的沉降与地基其他部位沉降基本一致,桩基能够有效限制采空巷道顶板的变形。     

铁路工程采空区处理效果电磁波CT检测研究

针对国电河北龙山发电厂铁路专用线路基采空区处理效果检测开展研究,采用地质调查、勘探钻孔、电测深法对采空区进行勘察。为保证铁路工程路基沉降要求,提出采空区处理采用下部压力注浆加固与部分回填的综合治理方案。介绍电磁波CT检测原理和检测过程。根据充填介质与围岩对电磁波能量吸收的差异,采用电磁波CT对采空区处理效果进行检测,其方法可行并可为其他工程采空区检测提供借鉴。     

津浦线K369+364.5岩溶溶洞顶板稳定性分析评价

根据工程地质综合勘察取得的溶洞群资料，采用工程类比法和计算法对津浦线K369 364.5岩溶溶洞顶板稳定性进行评价。     

铁路复杂采空区处理措施优化方法的研究

国电河北龙山电厂铁路专用线经过一大型复杂磁铁矿采空区,介绍利用各种检测方法对采空区阶段性注浆处理后充填效果的检测,在充分了解采空区充填情况的基础上,对后序注浆孔位、密度等进行优化,优化后的处理措施不但满足采空区处理要求,还产生了巨大的经济效益.     

确定嵌岩桩下伏溶洞顶板安全厚度的局部强度折减法

以一岩溶区建筑工程为例,建立桩基-顶板-溶洞相互作用力学模型,通过不断折减溶洞顶板强度参数,直到溶洞顶板塑性区完全贯通,获取强度折减系数,进而获得溶洞顶板安全厚度和桩基极限承载力。溶洞顶板安全厚度为模型顶板厚度与强度折减系数之商;桩基极限承载力为模型桩顶加载量与强度折减系数之积。桩基静载试验表明计算结果合理。与简化理论解析法相比,局部强度折减法不受溶洞形状、顶板边界、荷载作用位置等因素制约,具有普适性。     

宜宾港铁路采空区选线研究

为了降低某煤炭采空区对铁路工程的影响,为采空区选线提供合理的建议,采用现场调查、地质钻探及原位测试的方法,查明了矿区工程地质条件及开采现状;根据《建筑物、水体、铁路及主要巷道煤柱留设与压煤开采规程》进行采空区铁路地基稳定性分析,确定了处理深度及宽度;从工程地质、处理范围、防护加固效果及抵抗变形四个方面,对铁路通过采空区的形式及其采取的防护加固措施进行分析。研究表明:(1)路基挖方的形式优于隧道形式;(2)对采空区煤层上覆土层实施卸压,对铁路围护带按68°影响角确定的处理宽度及深度进行注浆加固,可确保铁路安全通过采空区。     

铁路通过小型采空区的综合勘察与线路优化

在地形地质条件复杂地段,地质选线对铁路工程具有重要的意义。以某铁路线路通过一小型采空区为例,在线路无法绕避的情况下,采用综合手段对采空区进行探查。先在现场地质测绘调查的基础上针对性布置物探测线探查,再根据探查结果合理安排钻探对探查结果进一步修正。通过对资料的综合分析,详细绘制采空区范围和规模,对线路方案进行优化调整。现场施工表明综合勘察手段对线路优化具有良好效果。     

基于突变理论的岩溶区路基顶板安全厚度分析

对岩溶区溶洞顶板稳定性常用计算方法进行分析.在此基础上,根据岩溶区路基溶洞顶板工程特点及溶洞顶板受力特性,建立岩溶区路基的力学模型.并引进突变理论,通过建立相应能量势函数和分叉集方程,导出岩溶区路基承载力及其下伏溶洞顶板安全厚度确定的尖点突变模型,结合岩溶区路基下伏溶洞顶板失稳破坏条件,由此提出了岩溶区路基下伏溶洞顶板安全厚度的确定方法.通过工程实例对本文方法进行验证.结果表明,该方法能满足工程要求,具有一定的理论价值与工程实用价值.     

铁路通过煤矿采空区时地质选线优化

为运煤而建的铁路,其设计往往涉及采空区选线。在无法绕避时线路必须自采空区通过,这时进行优化设计以保证安全、降低投资成为关键。本文研究了一煤矿采空区沉陷的特征,计算了超充分采动区的范围,对其沉降稳定性进行了判定,确定了适合线路通过的区域。研究结果表明,在选线条件苛刻时,线路通过采空区是可行的。     

广州地铁六号线西段岩溶分布特征研究

根据勘察资料,采用统计分析方法对广州地铁六号线西段溶洞高度、顶板埋深、顶板厚度进行了研究.分析结果表明:溶洞高度差别较大,高度最大的溶洞位于浔峰岗—沙贝区间,但高度较大溶洞所占比例较小,大部分溶洞高度小于3 m.首见溶洞顶板埋深变化较大,最大埋深38.55 m,最小埋深7.8m,均位于沙贝—大坦沙区间.六号线西段首见溶洞顶板厚度最大达22.2 m,最小为0.2m,均位于浔峰岗—沙贝区间,岩溶属于强发育,对工程影响较大,在地铁设计和施工时应引起足够重视.     

水下隧道涌水量分析与合理安全覆岩厚度的确定

针对某市某水下隧道施工场地的水文地质、工程地质特点,采用FLAC3D数值方法对该隧道进行数值模拟,得到隧道涌水量随时间变化的趋势；分析涌水量大小与隧道顶板厚度的关系,并预测了隧道开挖后不支护情况下的失稳时间.研究表明,综合考虑水下隧道顶板安全厚度与开挖支护间隔时间是水下隧道安全施工的关键,为水下隧道施工组织设计与防排水设计提供参考依据.     

型钢混凝土框架桥顶板厚度及含钢率对顶板设计的影响

为研究型钢混凝土结构用于大跨度顶进框架桥是否能减少框架桥截面尺寸,减轻结构自重,结合实际工程案例,以框架桥顶板厚度和型钢含钢率为控制变量,分析框架桥在不同顶板厚度和含钢率条件下的最大挠度和截面内力,为型钢混凝土结构在框架桥的应用提供依据。分析结果表明:型钢混凝土框架桥顶板最大挠度随顶板厚度的增大而减小;截面承载能力随含钢率的增加而增大。在满足列车荷载要求的前提下,型钢混凝土框架桥顶板厚度比同跨度的钢筋混凝土框架桥有效减少。     

田德铁路小龙煤矿采空区的地质选线

研究目的：田德铁路在右江盆地中通过小龙煤矿采空区,其稳定性对铁路走向影响较大。文章通过分析和评价采空区的稳定性,为铁路地质选线提供重要的参考依据。研究方法：通过对采空区的地质状况、开采情况及地表变形进行详细的调查和观测,并参照有关理论对采空区进行稳定性检算,分析和评价采空区的稳定性。对3个线位方案进行比较,提出合理的方案设计方案。研究结果：小龙煤矿采空区地表变形明显,处于移动和变形的活跃期,预计最大下沉量约为1.61 m。研究结论：采空区稳定性较差,工程处理难度大,费用高,建议线路绕避采空区,推荐投资较省的CK方案为贯通方案。