建筑物下采空区稳定性分析及处治技术研究

论文摘要

由于城市发展和扩大的需要,许多原来处于城市郊区的采空区土地资源必须加以利用,就必须在采空区上修建建筑物,因此研究新建建筑物下采空区的稳定性有着重要的作用。本文通过新建建筑物下采空区顶板稳定性计算和数值模拟的方法对采空区的稳定性进行分析,并对新建建筑物下采空区处治方法进行了研究,取得了一些结论。本文对国内外已有相关研究文献进行了综合分析,阐述了采空区的形成、采空区稳定性分析方法、采空区处治方法以及数值模拟在采空区中的应用作了总结。通过对新建建筑物下采空区顶板稳定性计算,评价新建建筑物下采空区顶板稳定的临界厚度,从而确定是否需要处理。应用有限差分相关建模方法,建立了较为简单实用的新建筑物下伏采空区稳定性分析模型,并用大型通用有限差分法分析软件FLAC3D对新建建筑物下采空区的围岩应力和地面沉降进行了数值模拟；通过数值模拟,分析了采空区不同采宽、新建建筑物层数以及不同采空区顶板厚度对采空区稳定性的影响。本文还对新建房屋建筑物下伏采空区的顶板稳定性进行了计算,阐述了处理采空区的常用方法,提出了用粘土固化充填注浆的方法处理采空区的方法,并对其作了可行性分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 建筑物下采空区的研究现状
• 1.2.1 采空区稳定性分析及处理研究现状
• 1.2.2 数值分析法
• 1.3 研究目标
• 1.4 采取的研究方法与技术路线
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 技术路线
• 1.5 论文研究的主要内容
• 第二章 石膏矿采空区地质背景
• 2.1 地形、地貌
• 2.2 地层岩性
• 2.2.1 地层
• 2.2.2 构造
• 2.3 工程地质岩组
• 2.3.1 工程地质岩组类型
• 2.3.2 岩土物理力学性质
• 2.4 气象、水文
• 2.4.1 气象
• 2.4.2 水文
• 2.5 矿床地质概况
• 2.5.1 矿体顶、底板岩性特征
• 2.5.2 石膏矿体特征
• 2.5.3 矿石类型及物质组份
• 2.5.4 矿层对比标志
• 2.5.5 矿床成因类型
• 2.6 矿区水文地质
• 2.6.1 松散层孔隙水
• 2.6.2 基岩中裂隙孔隙水
• 2.6.3 地下水补给来源及水质
• 2.7 采空区分布特征及不良地质现象
• 2.7.1 采空区分布特征
• 2.7.2 采空区地面塌陷
• 2.7.3 采空区地面沉降
• 2.7.4 采空区地面裂缝
• 2.7.5 采空区地面变形的原因
• 第三章 建筑物下伏采空区稳定性分析
• 3.1 采空区顶板稳定性分析
• 3.1.1 岩土工程手册所用方法
• 3.1.2 定性评价
• 3.1.3 半定量评价
• 3.2 建筑物下采空区稳定性分析
• 3.2.1 力平衡分析法
• 3.2.2 附加应力分析法
• 3.3 采空区稳定性计算
• 3.3.1 顶板岩体稳定性估算
• 3.3.2 建筑物下采空区稳定性分析
• 第四章 建筑物下采空区稳定性数值模拟
• 3D的基本理论'>4.1 FLAC^3D的基本理论
• 3D理论介绍'>4.1.1 FLAC^3D理论介绍
• 3D数值模拟方法'>4.1.2 FLAC^3D数值模拟方法
• 4.1.3 本构方程与屈服准则
• 4.1.4 FLAC程序中正负号的确定
• 3D'>4.1.5 三维有限差分法FLAC^3D
• 4.2 建筑物下采空区数值模拟分析
• 4.2.1 计算模型及边界条件
• 4.2.2 岩土体物理力学参数及初始应力场
• 4.2.3 数值计算结果及分析
• 4.2.4 结果分析
• 第五章 建筑物下采空区处治方法研究
• 5.1 采空区的处理技术概况
• 5.2 邵东县石膏矿采空区处理方法的选择
• 5.3 注浆材料的选择
• 5.4 粘土固化充填注浆法处理采空区的可行性分析
• 5.4.1 概述
• 5.4.2 粘土固化浆液可行性分析
• 5.5 采空区充填处理后数值模拟分析
• 5.6 粘土固化浆液充填加固机理
• 5.7 采空区注浆工艺设计
• 5.7.1 钻孔工艺
• 5.7.2 注浆孔布置
• 5.7.3 注浆工艺
• 第六章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果