【摘 要】
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随着我国塌陷区面积增加和现代化进程的加快,既有公路和新建公路受到不同程度的影响,而目前浅埋煤层塌陷区上方公路变形破坏机理等方面研究不足,不能针对其破坏机理提出相应的解决措施,塌陷区公路频繁出现开裂、变形等问题。为提高我国煤矿塌陷区土地的利用率,增加塌陷区上方公路建设、运营的稳定性与安全性,本文结合某浅埋煤矿塌陷区地质条件进行公路路基沉降规律及变形控制研究,旨在为我国塌陷区公路的建设和治理提出合理的
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随着我国塌陷区面积增加和现代化进程的加快,既有公路和新建公路受到不同程度的影响,而目前浅埋煤层塌陷区上方公路变形破坏机理等方面研究不足,不能针对其破坏机理提出相应的解决措施,塌陷区公路频繁出现开裂、变形等问题。为提高我国煤矿塌陷区土地的利用率,增加塌陷区上方公路建设、运营的稳定性与安全性,本文结合某浅埋煤矿塌陷区地质条件进行公路路基沉降规律及变形控制研究,旨在为我国塌陷区公路的建设和治理提出合理的理论依据和实际应用价值。文章采用理论分析、相似模拟和数值模拟等方法对塌陷区形成机理及分布特征进行研究,分析了受采动影响所形成的塌陷区塌陷程度及分布特征,在此基础上进行浅埋煤层塌陷区公路铺设模拟,并对公路路基的破坏变形规律进行总结。最后针对塌陷区路基沉降变形规律提出相应地治理措施,通过数值模拟和相似模拟验证了控制治理措施的可行性。通过对塌陷区形成机理及塌陷区上方公路荷载铺设模拟研究可知:塌陷区不同部位处公路路基变形破坏机理不同,塌陷区中部应力呈“拱形”分布且值小于两侧边缘区,变形以垂直沉降为主且为较均匀稳定的整体性沉降,边缘区路基水平变形程度较高且近开切眼一侧路基受剪应力影响较大易产生台阶式破坏。路基侧向变形相对于垂直沉降和水平位移变形程度较小,变形主在路堤两侧且呈对称分布,影响呈区域化、集中化,外边缘路基主要受挤压变形,而内边缘区则易产生由内向外的鼓胀变形。中部路基破坏主要表现为路基基床离层,而边缘区路基破坏主要为拉张破坏,易产生张裂现象。基于此文章提出相应塌陷区公路治理措施,为提高塌陷区承载能力文章进行保安矿柱留设,数值模拟研究表明,保安矿柱设立可有效减小塌陷区公路路基的沉降位移、水平曲率及侧向变形。此外,针对既有塌陷区,为提高公路建设及后期运营的安全性,文章提出注浆充填法,通过相似模拟试验研究可知塌陷区注浆充填可有效缩减塌陷区稳定时间、降低路基沉降变形空间,有效增加塌陷区上方公路建设等级规格,对塌陷区上方路基减沉具有显著效果。图[67]表[6]参[95]
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