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地下煤矿开采对高速公路路基路面变形影响研究
| 论文题名： | 地下煤矿开采对高速公路路基路面变形影响研究 |
| 关键词： | 高速公路;路面变形;地下煤矿开采;离层注浆加固 |
| 摘要： | 我国煤炭资源十分丰富，煤炭为我国的工业以及其他领域的发展提供了重要能源。随之而来问题是，国内下穿公路的采空区现象越来越多，由于煤层被采出，地表发生下沉，使得路基失稳、路面开裂，加上雨水渗入，公路路基破坏加剧，进而影响正常行车安全。针对这些路基路面破坏的现象，本研究以重庆南川至万盛高速公路路段下方采煤活动为依托，利用FLAC3D软件数值模拟，对地表以及路面变形规律进行了分析，主要做了以下几个方面的工作: (1)对3种不同深厚比的煤层进行模拟，结果表明:煤层深厚比越小，地表下沉会越大。岩层等值线会以70°的影响变形角沿着上覆岩层延伸至地表，两侧变化曲线呈对称分布，各岩层在地表形成的沉降区域大于实际的采空区面积。位于采空区中心对应的地表位置下沉最大。 (2)对不同煤层倾角进行模拟分析，结果表明:岩层的移动是一个连续动态的过程，地表变形量和煤层倾角呈线性关系，倾角越大时，地表受煤层开采影响范围越大，竖直方向变形要比水平方向剧烈。 (3)从不同车速频率对路面变形的分析，结果表明:受煤层开采影响的变形路面，在受到行车荷载作用时，对路面变形影响最大的车速为60km/h，随着作用时间的增加，路面的下沉变形将增大。 (4)模拟不同载重车辆对采空区路面扰动的二次变形的影响，结果表明:车辆轮压越大，路面下沉越严重，在1.17MPa轮压作用下，路面下沉最大为36.4mm。路面各结构层的应力随着深度的增大逐渐降低，当深度达到0.48m时，在竖直方向的应力已经很小。 (5)分析沿路线纵向100m范围路面下沉情况，结果表明:当采煤工作面经过路基下方，沿路线纵向的下沉会出现左右对称的不均匀沉降，在采空区中心位置对应的路面沉降最大。确定地下煤层开采对地表影响的等级范围，为以后拟建公路的布线、方案比选提供依据。 (6)用积分计算法对地表和路面的变形进行验算，建模结果和理论计算结果相一致，得出对路面变形影响最小的变形容许值，即:地表倾斜小于等于3.0mm/m，地表水平变形小于等于2.0mm/m。对于高速公路的路面下沉值应小于等于25mm，如果超过容许值，需要在变形路段范围进行离层注浆加固。 |
| 作者： | 张炳楠 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 冯晓 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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