本文選題：采空區(qū) + 高速公路　； 參考：《遼寧工程技術(shù)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：采空區(qū)對地表高速公路是一個(gè)巨大的潛在威脅,尤其是采空區(qū)的殘余變形具有隱蔽性、復(fù)雜性、突然性及長期性的特點(diǎn).目前,關(guān)于高速公路下伏采空區(qū)研究的文獻(xiàn)主要以施工經(jīng)驗(yàn)和實(shí)例介紹為主,理論研究的較少,從探測、監(jiān)測、穩(wěn)定性研究及治理等方面都缺乏足夠的理論支持.因此,對高速公路下伏采空區(qū)探測及穩(wěn)定性研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義.通過理論分析建立了復(fù)雜荷載條件下采空區(qū)頂板—礦柱體系流變力學(xué)模型；根據(jù)高速公路下伏采空區(qū)特點(diǎn),建立了采空區(qū)探測驗(yàn)證體系,并進(jìn)行了修正；根據(jù)采空區(qū)實(shí)際情況,對傳統(tǒng)位移監(jiān)測儀器進(jìn)行相關(guān)改進(jìn),增強(qiáng)了該儀器的適用性；針對高速公路與采空區(qū)相互作用影響進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,研究了采深、采厚、傾角、空區(qū)尺寸等因素對高速公路影響規(guī)律；提出采用粉煤灰泡沫混凝土作為充填體對采空區(qū)進(jìn)行治理,并進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.主要研究成果如下：(1)建立了高速公路下伏采空區(qū)探測驗(yàn)證體系.提出了選用高密度電阻率法布置測線進(jìn)行探測,采用特征位置鉆孔取樣、鉆孔內(nèi)聲波探測及鉆孔電視成像技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證,采用平差方式對探測驗(yàn)證體系結(jié)論進(jìn)行修正,最終確定高速公路下伏采空區(qū)位置及狀態(tài).(2)根據(jù)采空區(qū)實(shí)際情況,對傳統(tǒng)監(jiān)測儀器進(jìn)行相關(guān)改進(jìn),增強(qiáng)了該儀器的適用性,并提出了鋼管+活塞封底技術(shù),有效的進(jìn)行了鉆孔封底、避免跑漿.(3)建立了復(fù)雜荷載條件下采空區(qū)頂板—礦柱體系流變力學(xué)模型,通過工程實(shí)例驗(yàn)證了該力學(xué)模型應(yīng)用于采空區(qū)穩(wěn)定時(shí)間預(yù)測的可靠性.(4)高速公路與采空區(qū)空間異面相交和高速公路與采空區(qū)走向一致情況下相比較,所產(chǎn)生的殘余下沉數(shù)值及范圍都要小于后者；隨著采空區(qū)傾角增大,高速公路的殘余沉降及水平位移逐漸減小,影響范圍也逐漸減��；當(dāng)采厚一定時(shí),冒落和裂隙帶高度趨于一定；采深越大,彎曲帶厚度越大,下沉曲線的邊界會(huì)變得很圓滑.同時(shí)研究了不同空區(qū)尺寸對采空區(qū)安全系數(shù)的影響.(5)運(yùn)用MATLAB對高速公路下伏采空區(qū)在深厚比、傾角、充填效果因素影響下的高速公路變形進(jìn)行多維插值,編制了殘余變形最大值預(yù)測程序.(6)粉煤灰泡沫混凝土充填體抗壓強(qiáng)度在0.4～2.8 MPa之間變化,能夠滿足一般采空區(qū)充填要求,且該充填體利用率較高,適合采空區(qū)充填.經(jīng)試驗(yàn)及數(shù)值模擬驗(yàn)證,該充填體治理減沉效果可達(dá)到70%以上.
[Abstract]:The goaf is a huge potential threat to the surface highway, especially the residual deformation of the goaf has the characteristics of concealment, complexity, sudden and long-term. At present, the literature on the research of goaf under the expressway is mainly based on the construction experience and the introduction of practical examples, but the theoretical research is less, and there is a lack of sufficient theoretical support from the aspects of detection, monitoring, stability research and management. Therefore, it is of great practical significance to study the detection and stability of goaf under expressway. Through theoretical analysis, the rheological mechanics model of goaf roof pillar system under complex load is established, and according to the characteristics of goaf under expressway, the system of goaf detection and verification is established and corrected, and according to the actual situation of goaf, the model of rheological mechanics of goaf roof pillar system is established. By improving the traditional displacement monitoring instrument, the applicability of the instrument is enhanced, the interaction between expressway and goaf is simulated and analyzed, and the mining depth, mining thickness and inclination angle are studied. The influence of the size of the empty area on the freeway is studied, and the method of treating the goaf by using the fly ash foam concrete as the filling body is put forward, and the relevant experiments and numerical simulation are carried out. The main research results are as follows: (1) the system of detection and verification of goaf under expressway is established. The method of high density resistivity is used to arrange the measuring line for detection, and the characteristic position borehole sampling, the acoustic wave detection in the borehole and the borehole television imaging technology are used to verify it, and the conclusion of the detection verification system is corrected by the adjustment method. Finally determine the location and state of goaf under freeway. (2) according to the actual situation of goaf, improve the traditional monitoring instrument, enhance the applicability of the instrument, and put forward the steel tube piston bottom sealing technology. The rheological mechanics model of roof pillar system in goaf under complex load is established by effectively sealing the bottom hole and avoiding running slurry. The reliability of the mechanical model applied to the prediction of goaf stability time is verified by an engineering example. The reliability of the model is compared with that of the intersection of the spatial hetero-plane between the freeway and the goaf and the alignment of the expressway with the goaf. The value and range of residual subsidence are smaller than that of the latter. With the increase of goaf inclination angle, the residual settlement and horizontal displacement of freeway gradually decrease, and the influence range is gradually reduced; when the mining thickness is certain, The height of caving and fracture zone tends to be certain, and the bigger the mining depth, the greater the thickness of the curved zone, and the more smooth the boundary of the subsidence curve becomes. At the same time, the influence of different size of goaf on the safety factor of goaf is studied. The MATLAB is used to interpolate the deformation of freeway under the influence of deep ratio, inclination angle and filling effect factor. A program for predicting the maximum residual deformation is developed. The compressive strength of the fly-ash foamed concrete filling body varies from 0.4 to 2.8 MPa, which can meet the requirements of general goaf filling, and is suitable for the goaf filling due to its high utilization ratio. The results of experiment and numerical simulation show that the anti-subsidence effect of the backfill is more than 70%.
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U416.1

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