交通荷载作用下隧道下伏采空区稳定性分析的实验研究

以离石—军渡高速公路师婆沟隧道下伏同德煤矿采空区为地质原型,采用相似材料模拟实验方法,研究了交通荷载作用下采空区覆岩移动及地表残余变形特征,依据有关标准评价了采空区的稳定性。实验结果表明:随着交通荷载的增加,采空区冒落带、裂隙带、弯沉带的残余下沉量和地表残余变形都呈不同程度地增大;交通荷载作用下的采空区岩体重新"活化",采空区处于不稳定状态,必须采取措施对采空区进行工程治理。该项研究为采空区地基处理、采空区上方构筑物布置及其抗变形结构设计提供了科学依据。     

高速公路与下伏采空区相互作用分析

运用非线性有限元软件ADINA对高速公路下伏采空区进行模拟,模拟考虑了采空区覆岩体三带:冒落带、裂隙带和弯曲变形带.通过使采空区位置单元的"死"单元复活生成"生"单元,并赋以活单元新的计算参数来达到计算目的.模型的建立及参数的选取均以枣木高速公路木石段高速公路下伏采空区地层作为基础,并适当进行简化调整.建立三维模型对采空区与高速公路空间位置影响进行模拟,并对采空区倾角、内部充填效果、深厚比等的不同进行模拟,探讨规律,并编制MAT:LAB软件预测程序.     

荷载作用下老采空区地表移动规律的试验研究

利用相似材料模拟试验动态模拟采空区形成过程,当采煤结束且采空区基本稳定后,通过在采空区的不同位置逐级加荷载来分析研究老采空区地表的移动和变形规律。试验结果表明:(1)加载后地表各参数的残余变形均有所增加,其最大残余变形值基本发生在采空区两侧;(2)荷载越大,地表的残余变形越大;(3)荷载布置在采空区两侧比布置在中央引起的残余变形要大;(4)采深采厚比越小,地面荷载对采空区的扰动影响越大。并列举工程实例对试验结果进行了初步验证。     

荷载作用下老采空区上方地表移动变形规律的数值模拟研究

利用数值模拟方法,分析了开采深度和松散层厚度对采空区地表移动及变形量的影响,系统地讨论了地表移动变形规律.试验结果表明:地表残余下沉量和变形量随着开采深度的增大而减小,随着松散层厚度的增大而增大.     

采空区建筑物地基稳定性影响因素分析

针对处于相对平衡状态的废弃采空区上覆围岩重新"活化",使裂隙带岩体再压密、地下残留空隙再冒落,导致地表产生二次移动和变形的问题,通过对采空区建筑物地基稳定性综合评价,得出主要考虑煤层的客观因素和外界扰动因素两方面是导致地表产生二次移动和变形的主要原因。从客观因素中煤层赋存条件中的煤层埋深、煤层厚度、煤层倾角、松散层厚度入手,采用FLAC3D软件对煤层埋深、煤层厚度、煤层倾角、松散层厚度等因素对采空区建筑物稳定性进行分析,结果表明:随着开采深度的增加,地表及地表附近岩层的移动变形受开采的影响减弱,开采深度的增加对建筑物地基的稳定有利;随着开采厚度的增加,开采对上覆岩层的破坏程度明显增大,移动过程表现得也越剧烈,地表移动变形值也越大,开采厚度的加大对废弃采空区建筑物地基的稳定不利;煤层倾角的增大增加了地表移动的时间,增大了地表的不稳定性;松散层在覆岩中所占的比例越大,地表的移动范围就相对越大,增大了地表的不稳定性。     

高速公路与下伏煤矿采空区的长期稳定性分析

针对某高速公路下伏煤矿采空区的实际勘察资料，使用有限元数值模拟方法对该高速公路下伏煤层随采矿过程的变化规律进行了研究；模拟了煤层开挖前后整个岩体中的应力、应变状况及塑性区变化规律；分析与评价了该高速公路修建后煤矿采空区的应力与变形的特征，并对采空区的长期稳定性进行了评价预测。结果表明，该高速公路下伏的采空区变形尚未完成，必须采取相应控制措施。     

煤矿采空区场地工程建设适宜性分析

采用钻探探查、InSAR技术分析、剩余变形理论计算和荷载影响深度计算等方法,对煤矿采空区场地的覆岩特征、地表剩余变形对工程建设影响程度和工程荷载引起采空区活化程度进行了计算和分析.结果表明,该采空区导水裂隙带发育高度平均值为42.8 m,局部仍存在未完全塌陷的采空空洞;研究区地表变形已进入衰退期,当未进行大规模工程建设时,地表会一直保持稳定状态;当研究区堆载高度超过255 m后将引起采空区局部活化,随着堆载高度的进一步增加,采空区活化面积将进一步加大,当堆载高度至280 m时,将引起场地采空区的大面积活化.为保障工程建设和生产运营的安全,一般将对采空区采取灌浆充填等措施进行工程治理,经检测合格后方可进行工程建设.     

浅析采用全充填压力注浆法处置高速公路下伏煤矿采空区的施工控制要点

介绍了采用全充填压力注浆法处置高速公路下伏煤矿采空区的主要方法、需用原材料、设备要求,论述了施工中的工艺控制、原材料试验以及施工质量检验等的方法。     

围岩性质对采空区地基稳定性的影响

为了研究围岩性质对采空区建筑物地基稳定性的影响,通过数值模拟的方法分析单一岩层和复合岩层这两种模型.结果表明:在单一岩层中,随着上覆岩层硬度的增加,地表下沉及水平移动值会减小,大变形区(集中变形)范围都变小,破坏程度相应减小,但当上覆岩层为坚硬岩层时、其它条件相同时,上覆岩层硬度的增加,对采空区地基的稳定不利;在复合岩层中,上硬下软型的各地表移动和变形值都要比上软下硬型的小;但从塑性区状态图上看,在岩层内部上硬下软型的破坏程度更大,在软硬岩层界面更易产生顺层面离开的离层裂隙,因此上硬下软型的岩层组合对采空区地基的长期稳定不利.     

穿越采空区桥隧工程危害效应分析及对策

青岛-银川高速公路的康家沟大桥与庙梁隧道下伏康家沟煤矿采空区,为确保桥隧工程的安全,基于MIDAS/GTS有限元程序构建了FLAC3D三维计算模型,对分期采矿形成地下采空区进行注浆处治,对桥隧工程施工过程中地表变形响应、隧道初衬结构、桥梁和墩台的变形及受力特征等进行数值模拟分析,揭示了不同工况条件下的地表变形程度,确定了地表沉陷盆地特征,对隧道初衬结构和桥梁墩台进行了变形和受力关键部位的预测分析,并提出了有效工程对策.研究成果对指导类似桥隧工程设计和施工有重要指导意义.