為研究某城市地下雙層不規(guī)則老采空區(qū)巖層的承載能力,采用三維相似模型方法對其進(jìn)行了試驗評估.根據(jù)相似模擬理論,選用河砂類相似材料,采用砌筑法建立了相似模型.對巖層進(jìn)行逐級豎向加載試驗,監(jiān)測了巖層位移、礦柱和頂板應(yīng)變的變化,同時采用內(nèi)窺鏡拍攝了頂板和礦柱的破壞演變過程.結(jié)果表明:隨著巖層表面荷載的增加,上層采空區(qū)頂板經(jīng)歷了穩(wěn)定變形階段、不均勻變形階段,最終進(jìn)入局部破壞階段.根據(jù)影像記錄:該區(qū)域上層采空區(qū)頂板先于礦柱出現(xiàn)受拉開裂破壞,然后礦柱出現(xiàn)剪切破壞現(xiàn)象.下層采空區(qū)由于開采規(guī)模較小,對該區(qū)域巖層穩(wěn)定性影響甚微.因此,要從防止頂板拉裂的角度來控制巖層的穩(wěn)定性,并建議地表荷載不超過0.7 MPa.

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【部分圖文】：

圖1采空區(qū)平面圖

某城市中心人口密集區(qū)域附近,存在一個復(fù)雜的大理巖礦采空區(qū)(圖1).采空區(qū)分上下2層,且在西北部上方有一個露天礦坑,在空間上相互交錯重疊,露天礦坑最大采深約40m.在西北部位置存在一個巖溶深槽,槽深約為40m,且?guī)r溶深槽與第1層采空區(qū)連通.研究區(qū)域東西長約175m,南北寬約1....

圖2采空區(qū)地質(zhì)柱狀圖

區(qū)域地質(zhì)情況如圖2所示．露天礦開采過程中先剝離10m厚的表土層，再開采大理巖層，留下的土質(zhì)邊坡坡角約為25°，巖質(zhì)邊坡坡角約為80°．露天礦坑中心部位地層柱狀圖如圖2a所示．雙層地下采空區(qū)典型地層柱狀圖如圖2b所示，從上至下依次為素填土、采空區(qū)頂板、第1層采空區(qū)、第2層采空區(qū)頂板....

圖3地下工程模型試驗臺

根據(jù)未來開發(fā)的要求和該采空區(qū)的特點,本文制定三維模型試驗方案.利用中國礦業(yè)大學(xué)(北京)城市地下工程實驗室的三維模型臺(尺寸為2m×2m×2m),如圖3所示.不考慮地表土層的影響,假設(shè)一個30m×30m的地面荷載位于采空區(qū)上方(圖1),對巖層進(jìn)行豎向加載,加載過程中記錄巖....

圖4模型材料試樣

經(jīng)過多次配比試驗,選定配比號882(m河砂∶m水泥∶m石膏=8.0∶0.8∶0.2)為本次試驗的材料配比,在每1kg混合材料中添加約50g云母片和20g甘油來微調(diào)材料的強度和彈性模量.所有配比試驗中水與固體材料的質(zhì)量比均為1∶15.配比的試樣如圖4所示.配比結(jié)果為:材料....

本文編號：3947778