【摘要】：我國煤炭資源十分豐富,煤炭為我國的工業(yè)以及其他領(lǐng)域的發(fā)展提供了重要能源。隨之而來問題是,國內(nèi)下穿公路的采空區(qū)現(xiàn)象越來越多,由于煤層被采出,地表發(fā)生下沉,使得路基失穩(wěn)、路面開裂,加上雨水滲入,公路路基破壞加劇,進而影響正常行車安全。針對這些路基路面破壞的現(xiàn)象,本研究以重慶南川至萬盛高速公路路段下方采煤活動為依托,利用FLAC3D軟件數(shù)值模擬,對地表以及路面變形規(guī)律進行了分析,主要做了以下幾個方面的工作:(1)對3種不同深厚比的煤層進行模擬,結(jié)果表明:煤層深厚比越小,地表下沉會越大。巖層等值線會以70°的影響變形角沿著上覆巖層延伸至地表,兩側(cè)變化曲線呈對稱分布,各巖層在地表形成的沉降區(qū)域大于實際的采空區(qū)面積。位于采空區(qū)中心對應的地表位置下沉最大。(2)對不同煤層傾角進行模擬分析,結(jié)果表明:巖層的移動是一個連續(xù)動態(tài)的過程,地表變形量和煤層傾角呈線性關(guān)系,傾角越大時,地表受煤層開采影響范圍越大,豎直方向變形要比水平方向劇烈。(3)從不同車速頻率對路面變形的分析,結(jié)果表明:受煤層開采影響的變形路面,在受到行車荷載作用時,對路面變形影響最大的車速為60km/h,隨著作用時間的增加,路面的下沉變形將增大。(4)模擬不同載重車輛對采空區(qū)路面擾動的二次變形的影響,結(jié)果表明:車輛輪壓越大,路面下沉越嚴重,在1.17MPa輪壓作用下,路面下沉最大為36.4mm。路面各結(jié)構(gòu)層的應力隨著深度的增大逐漸降低,當深度達到0.48m時,在豎直方向的應力已經(jīng)很小。(5)分析沿路線縱向100m范圍路面下沉情況,結(jié)果表明:當采煤工作面經(jīng)過路基下方,沿路線縱向的下沉會出現(xiàn)左右對稱的不均勻沉降,在采空區(qū)中心位置對應的路面沉降最大。確定地下煤層開采對地表影響的等級范圍,為以后擬建公路的布線、方案比選提供依據(jù)。(6)用積分計算法對地表和路面的變形進行驗算,建模結(jié)果和理論計算結(jié)果相一致,得出對路面變形影響最小的變形容許值,即:地表傾斜小于等于3.0mm/m,地表水平變形小于等于2.0mm/m。對于高速公路的路面下沉值應小于等于25mm,如果超過容許值,需要在變形路段范圍進行離層注漿加固。
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U418;TD823
【圖文】：

重慶交通大學碩士學位論文確定高速公路通過的地表最大變形值，給出有效的治理措施。1.3.3 本文技術(shù)路線本研究在廣泛查閱文獻的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值計算分析和軟件模型分析相結(jié)合的方法進行研究，采用的技術(shù)路線如圖 1-1 所示。

使路基土中的間隙增大，道路線性在平面、不利于安全行車，甚至誘發(fā)交通事故[18]，本章就路面變形破壞方面進行的研究。覆巖層移動規(guī)律壞機理巖層頂板的破壞，是由于煤層被逐漸采出，經(jīng)過層直接作用在頂板上，使周邊圍巖的初始應力狀超過頂板的自身強度時，頂板將發(fā)生斷裂破壞，而充填采空區(qū)。巖層頂板發(fā)生斷裂后，會誘發(fā)上覆圍巖整體的開。此時充填到采空區(qū)的大小不一的破碎巖石會被力作用，根據(jù)穩(wěn)定后各巖層的變形特征和破壞程如圖 2-1 所示。

(c) 路面開裂 (d) 路基斷裂圖 2-7 采空區(qū)地表及構(gòu)筑物破壞照片F(xiàn)ig. 2-7 photographs of surface and structure damage in goaf3 影響地表變形因素3.1 煤層傾角對地表變形的影響由于地殼的構(gòu)造運動，煤層在受到地殼運動過程中會發(fā)生斷裂或變形，所采的煤層傾角不可能完全處于水平狀態(tài)，煤層傾角α不同，地表變形規(guī)律不表最大下沉值為 W，隨著傾角的增大，地表下沉盆地會沿著采空區(qū)邊界向更方蔓延，而煤層下方的變形移動角β將逐漸減小，煤層上方的變形移動角 變明顯。由于下沉盆地范圍的擴大，沉降角θ的值也將減小，如圖 2-8 所示，最降角的表達式為： 90 k (中：

【參考文獻】

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1 孫琦;張向東;杜東寧;衛(wèi)星;母倩雯;;淺埋采空區(qū)對路基穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬[J];中國地質(zhì)災害與防治學報;2015年02期

2 鄧偉男;張華興;賈林剛;;開采沉陷影響下高速公路變形破壞的試驗研究[J];金屬礦山;2015年04期

3 張普綱;沈力廣;;運營高速公路下煤礦采深、采厚對路基的破壞影響分析[J];山東科技大學學報(自然科學版);2014年06期

4 岳愛軍;鄭健龍;呂松濤;;采空區(qū)路基路面力學響應分析[J];長安大學學報(自然科學版);2014年06期

5 李彩霞;張爭奇;;重載作用下瀝青路面受力及損壞機理分析[J];水利與建筑工程學報;2014年03期

6 張軍;王建鵬;;采動覆巖“三帶”高度相似模擬及實證研究[J];采礦與安全工程學報;2014年02期

7 李樹軍;;復雜采煤區(qū)路基變形規(guī)律及影響因素分析[J];北方交通;2014年01期

8 吳盛才;賀躍光;徐鵬;陳長青;;概率積分法預計高速公路采空區(qū)地表變形[J];安全與環(huán)境工程;2010年05期

9 盧正;姚海林;吳萬平;楊洋;駱行文;;高速公路路基結(jié)構(gòu)分析及動變形設(shè)計方法[J];巖土力學;2010年09期

10 張廣偉;鄧喀中;;老采空區(qū)上方高速公路路基穩(wěn)定性評價[J];西部探礦工程;2007年06期

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1 彭帥英;高速公路下伏多層采空區(qū)地表沉陷數(shù)值模擬及預測研究[D];吉林大學;2013年

2 李皓玉;車輛與路面相互作用下路面結(jié)構(gòu)動力學研究[D];北京交通大學;2011年

3 盧正;交通荷載作用下公路結(jié)構(gòu)動力響應及路基動強度設(shè)計方法研究[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2009年

4 柏松平;云南復雜地質(zhì)環(huán)境公路地質(zhì)病害誘發(fā)機理及其對策研究[D];昆明理工大學;2008年

5 龔文惠;公路膨脹土路基的沉降和邊坡穩(wěn)定性研究[D];華中科技大學;2004年

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1 劉小輝;壓覆煤礦采動對高速公路橋梁結(jié)構(gòu)的影響評估及設(shè)計對策研究[D];重慶交通大學;2017年

2 周濤;采空區(qū)上方交通荷載作用下的路基沉降分析[D];鄭州大學;2017年

3 郝瑩瑩;基于公路下伏采空區(qū)相對位置的路基沉降研究[D];鄭州大學;2016年

4 宋博;煤礦塌陷區(qū)路基沉降規(guī)律及預測方法研究[D];河南理工大學;2014年

5 李海雷;高速公路養(yǎng)護施工作業(yè)區(qū)安全研究[D];長安大學;2014年

6 段昆鵬;復雜地質(zhì)構(gòu)造條件下高速公路壓煤采動影響的適應性研究[D];重慶交通大學;2013年

7 李俊;山區(qū)公路水毀路基穩(wěn)定性分析及防治措施[D];長安大學;2013年

8 吳峰;采空區(qū)高速公路煤層開采影響研究及治理方案[D];重慶交通大學;2012年

9 趙金剛;太佳高速公路下伏采空區(qū)穩(wěn)定性評價[D];西北大學;2010年

10 劉濤;太佳高速公路下伏采空區(qū)注漿研究[D];西北大學;2010年

本文編號：2806062