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公路下伏浅层采空区稳定性及变形特性研究
| 论文题名： | 公路下伏浅层采空区稳定性及变形特性研究 |
| 关键词： | 公路路基;釆空区;模型试验;有限元;稳定性;变形特性 |
| 摘要： | 公路工程建设中，路域范围内地下采空区的存在会带来很大的工程风险和施工难度，如处治不当可能出现严重的道路病害。目前，针对公路路基下伏采空区稳定性与变形评价方式主要为经验法，或依据特定工况进行具体分析，不同条件状态下的路基下伏釆空区未形成系统的稳定性与变形分析。本文依托贯罗高速公路下伏采空区处治工程，采用室内缩尺模型试验与有限元数值模拟方法对不同状态下的公路路基下伏采空区结构，进行了稳定性与变形特性分析与评价，并对可控式帷幕注浆加固技术的加固效果进行了计算分析。本文主要内容和结论如下: 1、根据现场路基下伏采空区勘测资料，通过相似理论方法确立了合适的相似比，确定了相似材料物理性质参数，通过正交试验选取适当的石膏砂装相似材料配合比，并明确了不同配合比时相似材料物理参数范围:改变采空区巷道的埋深与水平位置，进行承载力模型试验得到加载位置处荷载位移曲线，探究了不同采空区位置对路基下伏采空区结构承载特性的影响;采用粒子图像测速（PIV)技术，无扰动观测颗粒位移发展，通过位移矢量图探究结构破坏模式及变形特征;通过模型试验和数值计算结果进行对比，验证了数值计算模型的可靠性。 2、针对下伏采空区与路基平行或正交情况，基于平面应变假设，改变采空区形状、采空区埋深比、周围土体参数、上覆荷载大小、采空区与路基相对位置、采空区上覆岩层与上覆土层的相对高度等关键指标，对道路下伏采空区地层稳定性与变形特性进行有限元极限分析与有限元弹塑性分析，量化分析了不同影响因素对结构稳定性与变形特性的影响规律。 3、考虑采空区巷道与路基倾斜交叉情况，使用OptumG3软件建立三维数值模型进行有限元极限分析，改变土体粘聚力c、内摩擦角ψ值，以及采空区巷道埋深比等关键参数，探究了不同埋深比与不同土体参数条件下采空区巷道与路基荷载交叉角度的变化对结构稳定性与破坏模式的影响。 4、依托岚罗高速公路下伏采空区处治工程，设计说明了基于模袋法帷幕注桨的采空区可控式加固处治技术，基于验证的数值模型，采用工程勘察数据，计算分析了典型采空区路段加固前后的稳定性及加固范围对加固效果的影响规律。 |
| 作者： | 崔文杰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 宋修广;庄培芝 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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