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煤炭是中国的主要能源之一,大大小小的煤矿分布在我国各地。随着经济技术的不断发展和煤炭开采区地面建筑物及公共设施的不断扩建,使得我国煤矿“三下”压煤量不断增加。煤炭开采后地表会产生不同程度的移动和变形进而导致地表建筑物也会产生不同程度的损伤或破坏,轻者需要加固维修,严重的则需要拆迁重建。研究如何设计抗变形建筑设施以及如何对已有建筑设施采取有效的加固措施对减少房屋搬迁、节约土地资源、降低建筑物损害是很有必要的。 基于以上目的,本文在查阅大量国内外参考文献的基础上,对采动区地表以及地表建(构)筑物的变形特征进行了归纳总结,分析了地下煤矿开采引起的地表变形与建筑物损害变形的关系。以土力学、结构力学和开采沉陷学为理论依据,选取一栋无抗采动设施的四层教学楼为研究对象,提出应用新的抗采动双板基础形式,运用FLAC软件对四种基础模型进行了研究。本文研究的内容主要包括以下几个方面: (1)针对矿区常建筑物常用的条形基础建筑物,本文提出抗采双板基础设计理论,并分析了双板基础的特点及其受采动影响时所受的附加作用力,该基础形式能够较好的改善原来条基的力学性能,使建筑物更好的吸收和抵抗地表变形作用。 (2)采用有限差分软件FLAC建立了普通条基、柔性基础、刚性基础和双板基础四种基础模型,对四种模型受相同采动影响后的基础应力分布、沉降差、倾斜变形值、水平变形值、曲率变形值等方面进行对比分析。 (3)对双板基础的理论进行了简要叙述,分析了其在竖直方向上调整沉降差的原理。 (4)取建筑物长跨和短跨、边跨和中间跨进行对比分析,得到整个建筑物在采动影响下最易遭到破坏的位置,从而采取有效的加固防护措施进行保护。 (5)结合兖州机厂职工子弟学校教学楼应用双板基础抵抗变形的的应用情况,进行了实例论证,表明采用模拟方法得到的结果与实际情况相吻合,为今后采空区抗采动建筑物的设计提供了参考依据。 以上内容阐明了采空区建筑物抗变形设计所遇到的基本问题,并提出了类似情况下有效提高采空区建筑物抗采动能力的方法,对采空区建筑物设计有指导意义。