鐵路荷載下采空區(qū)“活化”規(guī)律及穩(wěn)定性評價(jià).pdf

1、我國不斷加大投入的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迫切需要對采空區(qū)在荷載作用下的“活化”規(guī)律和穩(wěn)定性評價(jià)開展深入研究，特別是有些重大地面交通工程建設(shè)無法繞開采空區(qū)時(shí)，采空區(qū)的存在使地面建設(shè)面臨極其嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害隱患。這種問題，在我國許多老窯和小煤窯分布較廣地區(qū)尤為嚴(yán)重。本文著重研究鐵路列車荷載作用下采空區(qū)“活化”規(guī)律及穩(wěn)定性評價(jià)，對保證鐵路安全運(yùn)營有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程價(jià)值。
　　本文在大量閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合某鐵路下伏采空區(qū)的工程實(shí)例

2、，主要運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。首先，歸納總結(jié)了采空區(qū)特征，分析了采空區(qū)演化過程、采空區(qū)穩(wěn)定性的影響因素及“活化”機(jī)理;其次，利用現(xiàn)場監(jiān)測和有限元模擬軟件，對列車動荷載作用下的采空區(qū)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬計(jì)算，對比分析了不同工況下采空區(qū)“活化”的移動變形規(guī)律和穩(wěn)定性影響因素;最后，通過對采空區(qū)穩(wěn)定性影響因素的分析，建立了考慮采空區(qū)在開采后穩(wěn)定性評價(jià)以及進(jìn)一步鐵路荷載作用下的穩(wěn)定性評價(jià)方法。研究的主要內(nèi)容是:

3、>　　1.根據(jù)國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)資料，總結(jié)歸納了采空區(qū)的基本特征、危害性，對開采前、開采過程中和開采后的巖層移動變化過程進(jìn)行了分析，確定了采空區(qū)穩(wěn)定性的影響因素，闡釋了老采空區(qū)在外荷載作用下進(jìn)一步“活化”機(jī)理。
　　2.采用有限元數(shù)值模擬軟件，模擬計(jì)算了鐵路荷載作用下的采空區(qū)“活化”過程，對比分析了三種工況下的采空區(qū)“活化”移動變形規(guī)律和穩(wěn)定性影響因素。認(rèn)為鐵路荷載影響主要有以下幾方面特征:
　　(1)鐵路動荷載產(chǎn)生的位移響應(yīng)具有

4、明顯的時(shí)程特性和三維特性;
　　(2)鐵路列車通過采空區(qū)后，會對采空區(qū)“活化”產(chǎn)生影響，使得采空區(qū)地表下沉，進(jìn)而得到，隨著鐵路列車往復(fù)通過采空區(qū)，使得采空區(qū)“活化”沉降不斷累積，對采空區(qū)穩(wěn)定性造成不同程度影響，影響鐵路運(yùn)營安全;
　　(3)施加鐵路荷載時(shí)，豎向附加影響比左右橫向影響大;
　　(4)鐵路荷載對地表影響具有一定預(yù)先性和滯后性，即鐵路列車行駛前方一定范圍內(nèi)地表會受到荷載影響，產(chǎn)生變形，當(dāng)鐵路列車行駛離去后，地

5、表變形影響才結(jié)束;
　　(5)鐵路列車荷載在相同地質(zhì)條件下，對地層造成的擾動具有一定波動規(guī)律;離采空區(qū)較遠(yuǎn)位置波動頻率較低，離采空區(qū)越近，擾動波動越密集;
　　(6)鐵路線路位于采空區(qū)正上方時(shí)鐵路動荷載對采空區(qū)附加變形值最大。
　　3.構(gòu)造了多種評價(jià)方法為基礎(chǔ)的綜合權(quán)重確立方法，減少了因主觀因素造成權(quán)重偏差，并對各離散型和連續(xù)變量因子進(jìn)行分析，建立了采空區(qū)穩(wěn)定性的二級模糊綜合評判模型。
　　4.結(jié)合某工程實(shí)例，采