基于厚板理论确定岩溶及采空区路基岩层顶板安全厚度.pdf

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1、第3l卷第10期2014年10月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentV01．3lNo．100ct．2014doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2014．10．006基于厚板理论确定岩溶及采空区路基岩层顶板安全厚度武崇福1，赵宇2(1．燕山大学建筑工程与力学学院，河北秦皇岛066004；2．煤炭工业郑州设计研究院股份有限公司，河南郑州450000)摘要：基于Reissner厚板理论，在求解过程中结合加权余量法，概化了岩溶及采空区顶板的力学模型。以四边固定与四边铰接为边界条件，

2、考虑岩溶及采空区顶板上部受到均布荷载作用，推导了均布荷载作用下岩溶及采空区顶板的挠度方程和内力表达式，揭示了均布荷载作用下顶板应力和挠度随项板厚跨比的变化规律。联系实际工程，以顶板岩层抗拉强度为计算控制条件，结合岩溶及采空区顶板安全厚度计算公式，对挠度计算方法的合理与准确性进行验证。关键词：道路工程；路基；厚板理论；岩溶；采空区；安全厚度中图分类号：U416．1+6文献标识码：A文章编号：1002—0268(2014)10—0032—06DeterminingSafeThicknessofSubgradeRoofinKarstandMined-outAreaBasedonThic

3、kPlateTheorywuChong—fu1，ZHAOYu2(1．SchoolofCivilEngineeringandMechanics，YanshanUniversity，QinhuangdaoHebei066004，China；2．CoalIndustryZhengzhouDesignandResearchInstituteCo．，Ltd．，ZhengzhouHenan450000，China)Abstract：BasedonReissner§thickplatetheory，themechanicalmodelofkarstandmined—outisgeneraliz

4、edinsolvingprocesscombiningwiththemethodofweightedresiduals．Conditioningby4boundariesfixedand4boundariesarticulated，consideringunifo珊loadontheroofinkarstandmined．outarea．thedeflectionequationandintemalforceexpressionofroofinkarstandmine．outareaunderunifonTlloadarederived．andthevariationregula

5、ritiesofstressanddeflectionofroofinkarstandmined--outareawiththickness--spanratiounderuniformloadarerevealed．Combiningwithactualpmjectandconditionedbyroofstratumtensilestrength，therationalityandaccuracyofthedeflectioncomputingmethodisverifiedwiththehelpofcomputingformulaofsaferoofthicknessofk

6、arstandmined-outarea．Keywords：roadengineering；subgrade；thickplatetheory；karst；mined-outarea；safethickness0引言随着高速公路的快速发展，一些路段不可避免地需要穿越岩溶及采空区。因此，作为影响顶板稳定性主要因素的顶板安全厚度问题，就成为了高速公路建设成败的关键问题，引起了工程和科研界的高度重视。目前，国内外学者对顶板安全厚度的确定进行了大量的研究，制订了多种顶板安全厚度的计算方法，总体上可以分为数值分析法、模型预测法、解析法、半定量法等¨。5J。数值分析方法，采用解的不收敛性作为

7、破坏标准，其物理意义不是十分明确，并且由于计算整体模型参数的不确定性和复杂性，在多种情况下计算结果不能直接应用到实际工程中∞。7j。模型预测方法是通过采集大量的试验和监测数据，对其进行科学的统计分析，确定采空区顶板破收稿日期：2013—04—23基金项目：国家自然科学基金项目(51074140)；河北省科学技术厅科技计划项目(12217650)作者简介：武崇福(1966一)，男，山东寿阳人，副教授，博士．(wcfysu@163．tom)第10期武崇福，等：基于厚板理论确定岩溶及采