高速公路下伏采空区综合治理技术研究

论文摘要

近年来我国的高速公路工程发展很快，一些新建高速公路不可避免要通过矿区的采空区，所以研究采空区治理对公路建设有着非常重要的意义。论文依托承唐高速公路第一合同段下伏采空区治理工程，借鉴参考了前人的研究成果，并进行了分析总结，具体研究分析了采空区勘察、稳定性分析、治理及检测验收方法，并取得了一定研究成果。论文主要研究内容如下：（1）对国内和国际上在采空区治理研究方面比较权威的资料进行了综合，分析了上覆围岩移动的基本规律和主要特征，从理论上分析总结了采空区沉陷的主要模式。论文阐述了随机介质理论及其应用，通过这一理论对采空区地面沉陷、地表水平移动及变形进行定量计算，针对采空区对高速公路的危害进行评估，根据评估结果确定治理的必要性。论文还通过有限元相关建模的方法，基于简单适用的原则，初步建立了高速公路下伏采空区分析模型。（2）新建公路工程采空区治理的关键是处理深度和宽度，论文对此进行了系统论述，提出了通过冒落裂隙带高度和载荷影响深度对比确定处理深度的方法。结合工程实际情况，不同采空区路基采用不同的治理措施和施工工艺，并加以分析研究。（3）建立了采空区稳定性监测系统，通过长时间的现场观察，根据路基的沉降、应力及水平位移的变化情况的整理分析结果，来验证采空区的治理效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 采空区研究现状
• 1.2.1 采空区的探测技术
• 1.2.2 采空区的稳定性分析和评价
• 1.2.3 采空区治理技术
• 1.2.4 采空区治理的质量监控
• 1.2.5 公路下伏采空区稳定性分析及治理技术
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 第二章 采空区的相关概念及其沉陷模式研究
• 2.1 采空区的相关概念
• 2.1.1 采空区概念
• 2.1.2 采空区上方覆岩的移动形式
• 2.1.3 采空区的三带划分
• 2.2 采空区赋存的基本特征
• 2.3 开采沉陷的基本模式
• 2.4 开采沉陷的基本规律
• 2.4.1 地表连续移动与变形规律
• 2.4.2 地表非连续变形破坏规律
• 2.5 采空区沉陷模式的理论研究及进展
• 2.5.1 法线理论及其修正
• 2.5.2 几何理论
• 2.5.3 地表移动与变形预计方法
• 2.6 随机介质理论
• 2.6.1 理论简介
• 2.6.2 单元开采引起的地表移动
• 2.6.3 任意开采引起的地表移动
• 2.6.4 随机介质理论在公路工程中的应用简介
• 2.6.5 随机介质理论的应用局限性
• 2.7 本章小结
• 第三章 采空区详细勘察及结果研究
• 3.1 采空区勘察方案
• 3.1.1 采空区勘察方案
• 3.1.2 勘察具体操作
• 3.2 采空区实际地质情况
• 3.3 实地调查
• 3.4 采空区勘察方法选择及结果
• 3.4.1 物探方法的选取
• 3.4.2 探测范围
• 3.4.3 物探数值反演及数据分析
• 3.5 采空区对高速公路路基影响程度初步分析
• 3.5.1 估计影响路基的矿井
• 3.5.2 确定影响路基的矿井
• 3.6 本章小结
• 第四章 采空区稳定性分析及治理方案
• 4.1 常用处理方法
• 4.1.1 采空区埋深较浅的情况
• 4.1.2 采空区埋深较大的情况
• 4.2 采空区基本状况及处理方法研究
• 4.2.1 采空区的基本情况
• 4.2.2 采空区的特点
• 4.2.3 采空区稳定性基本判断
• 4.2.4 采空区处理方案
• 4.2.5 注浆施工和工艺设计
• 4.2.6 框架梁+注浆锚杆桩施工工艺
• 4.2.7 采空区治理施工常见问题和处理措施
• 4.3 采空区处理工程量
• 4.4 采空区稳定性数值模拟研究
• 4.4.1 PFC 简介
• 4.4.2 数值建模
• 4.4.3 模拟过程
• 4.4.4 采空区模拟结果
• 4.4.5 数值模拟结果分析评价
• 4.5 处理后采空区临界深度计算
• 4.6 注浆效果检测
• 4.7 本章小结
• 第五章 现场监测与分析
• 5.1 工程沉降监测的必要性
• 5.2 监测方案设计
• 5.2.1 监测内容
• 5.2.2 监测仪器的布设
• 5.2.3 监测频率
• 5.3 监测结果及其分析
• 5.3.1 应力检查结果分析
• 5.3.2 沉降监测结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要成果和结论
• 6.2 进一步的工作建议
• 参考文献
• 致谢