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采空区上方交通荷载作用下的路基沉降分析
| 论文题名： | 采空区上方交通荷载作用下的路基沉降分析 |
| 关键词： | 采空区;交通荷载;路基沉降;岩层分布;临界区域 |
| 摘要： | 在矿产资源丰富的地方，越来越多的公路不得不修建在采空区四周或穿越采空区。采空区会影响其上覆岩层的属性，采空区道路在受到自重和外荷载作用会产生大面积的地表变形，进而引起路面开裂，严重时甚至出现大面积坍塌等破坏，影响公路的正常运营同时造成恶劣的社会影响。为保证采空区公路的正常运营，本文以河南某线采空区高速公路的修建和改建工程为背景，考虑交通荷载、采空区与路基相对位置等影响因素，分析采空区上方路基的沉降规律。本文的研究内容和结论如下： （1）对采空区公路沉陷路段进行现场踏勘并钻探取样，结合实验室分析得到岩层的分布情况，运用分层求和法对采空区路基沉降进行理论分析。 （2）基于现场勘查来进行软件模拟，针对有无采空区两种状态，研究标准轴载作用下采空区上覆岩体的沉降变化规律。结果表明在动荷载作用周期内，采空区的存在加快了上覆岩体进入塑性变形的时间，而且越靠近采空区的岩层进入塑性变形的时间越短，反之越长。存在采空区时，上覆岩层沉降呈现出由减小到平稳最后再次减小的过程，符合采空区三带划分。 （3）改变采空区相对于路基在竖向和横向上的位置，分析不同位置时标准轴载作用下的路基沉降规律。结果表明：当采空区深度在20~60m（路基水平面为0m）变化时，路基的沉降变化较大，60~80m时路基沉降无显著变化；采空区横向位置在-18~10m（道路右坡脚向右为正）时，路基的沉降急剧减小，10~15m时沉降变化缓慢。由此可确定标准荷载作用下采空区路基的临界安全区域。 （4）通过交通量调查确定该公路段上作用的重载，研究重载和标准轴载作用下采空区道路的路基沉降变形。结果表明重载作用下的采空区道路路基比标准轴载作用下的路基达到破坏的时间更短，而且产生的不均匀沉降量数值更大。因此对于采空区道路要注意对重载车辆进行限行。 （5）选定现场沉陷较大的试验段，埋设沉降观测设备，对现场试验路段进行路基沉降监测，并将其与软件模拟结果对比。结果表明：监测数据与模拟结果变化趋势一致。 本文对采空区路基沉降的研究可用于前期采空区道路路线的规划中，对采空区道路运营期间的维修和养护具有重要的参考意义。 |
| 作者： | 周涛 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张蓓;郭成超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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