采空区等级路修建关键技术研究

论文摘要

采空区修建等级路,投资限制了采空区塌陷高投资技术处理。分析塌陷沉降特点、优化道路结构、提出修建应对策略,以适应地表沉降后期的剩余沉降是目前采空区等级路需要研究的重要课题。已有的研究,采空区地表剩余沉降是采用引入时间参数的概率积分法进行预测的。对等级路典型半刚性碎石过渡层沥青路面结构,通过正交实验分析得到,采空区剩余沉降的诸特征值中,曲率k是对路面结构力学性能影响显著的唯一指标。拟定了四种采空区等级路典型沥青路面结构:半刚性碎石过渡层沥青路面结构、传统半刚性基层沥青路面结构、LSAM基层沥青路面结构和级配碎石基层沥青路面结构。以路面结构层容许拉应力为控制指标,对各种结构进行了结构层厚度及路堤填筑高度和处理深度的优化研究。研究表明,路堤填筑高度和处理深度对路面结构承受采空区地表剩余沉降能力影响更显著,改变路面结构厚度影响较小。传统的半刚性基层沥青路面结构和级配碎石基层路面结构对地表剩余沉降的适应能力较优。参考现行沥青路面设计规范对等级路交通量分级,采用介于中等～重交通的设计年限内累计标准轴次,计算了不同路面结构层的容许拉应力对应的地表沉降曲率承受极限值,提出了适用于采空区等级路修建的地表剩余沉降分级指标及其界限值。依据剩余沉降分级指标界限值,将剩余沉降划分为较小、中等和较大三个等级,为采空区等级路修建决策的制定和路面结构的设计提供了理论依据。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 采空区等级路修建关键技术研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 1.4 技术路线
• 第二章 公路下伏采空区开采沉陷基本规律与预计方法
• 2.1 采空区地表移动变形及破坏规律
• 2.1.1 地表移动的基本概念
• 2.1.1.1 地表移动盆地
• 2.1.1.2 充分采动和非充分采动
• 2.1.1.3 地表移动盆地的主断面
• 2.1.2 地表移动变形规律
• 2.1.2.1 水平矿层非充分采动地表移动盆地主断面内地表移动和变形分布规律
• 2.1.2.2 水平矿层充分采动时地表移动盆地主断面内地表移动和变形分布规律
• 2.1.2.3 水平矿层超充分采动地表移动盆地主断面内地表移动和变形分布规律
• 2.1.2.4 倾斜矿层（15°<α<55°）非充分采动时地表移动盆地主断面内地表移动和变形分布规律
• 55°）非充分采动时地表移动盆地主断面内地表移动和变形分布规律'>2.1.2.5 急倾斜矿层（α>55°）非充分采动时地表移动盆地主断面内地表移动和变形分布规律
• 2.1.2.6 地表移动盆地稳定后全面积开采沉陷分布规律
• 2.1.2.7 采动过程中地表动态位移变形分布规律
• 2.2 公路下伏采空区地表移动变形预计方法——概率积分法
• 2.2.1 基本原理
• 2.2.2 概率积分法计算地表移动与变形
• 2.2.2.1 相对坐标的选择
• 2.2.2.2 地表任意点的移动与变形
• 2.2.2.3 概率积分法几个关键问题的处理
• 2.2.2.4 概率积分法预计参数的求定
• 2.2.2.5 地表移动和变形动态预计
• 第三章 采空区等级路道路结构优化研究
• 3.1 研究方法
• 3.2 对路面结构力学性能最不利的地表沉降施加模式研究
• 3.3 地表沉降特征值对路面结构层内拉应力影响显著性研究
• 3.4 拟定适应采空区地表沉降的基本道路结构
• 3.5 路面结构层厚度及路堤处理方式对路面结构力学性能的影响
• 3.5.1 半刚性碎石过渡层沥青路面结构
• 3.5.1.1 面层厚度变化对路面结构力学性能的影响
• 3.5.1.2 上基层厚度变化的影响
• 3.5.1.3 下基层及底基层厚度变化的影响
• 3.5.1.4 路堤高度和处理深度对路面结构抗地表不均匀沉降能力的影响
• 3.5.2 半刚性复合式道路结构
• 3.5.2.1 路面结构层厚度变化对结构力学性能的影响
• 3.5.2.2 路堤填筑高度和处理深度对路面结构抗地表不均匀沉降能力的影响
• 3.5.3 大粒径沥青碎石（LSAM）柔性基层路面结构
• 3.5.3.1 路面结构层厚度变化对路面结构力学性能的影响
• 3.5.3.2 路堤填筑高度和处理深度对路面结构抗地表不均匀沉降能力的影响
• 3.5.4 级配碎石基层沥青路面结构
• 3.5.4.1 路面结构层厚度变化对路面结构力学性能的影响
• 3.5.4.2 路堤填筑高度和处理深度对路面结构抗地表不均匀沉降能力的影响
• 3.6 四种道路结构抗地表不均匀沉降能力比较
• 3.7 结论
• 3.7.1 影响路面结构力学性能的地表沉降最不利模式及其特征值
• 3.7.2 采空区等级路结构计算优化
• 3.7.3 四种优化的采空区道路结构承受地表沉陷能力比较
• 3.8 创新点
• 第四章 适用于采空区等级路修建的地表剩余沉降分级研究
• 4.1 采空区地表剩余沉降分级的特征值
• 4.2 采空区地表剩余沉降分级的方法
• 4.3 采空区剩余沉降分级
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.1.1 公路下伏采空区剩余沉降预测方法
• 5.1.2 适用于采空区的等级路道路结构优化
• 5.1.3 适用于采空区等级路修建的地表剩余沉降分级
• 5.2 创新点
• 5.3 研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表