采动区公路路堤变形影响分析研究.pdf

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1、采动区公路路堤变形影响分析研究孙舒(泰州职业技术学院，江苏泰州225300)摘要：煤层开采会引起地表的大幅下沉，给地面的建构筑物带来巨大的破坏?文章通过ABAQUS数值软件对安徽淮南矿区公路进行模拟，分析了由于开采引起的沉降、斜率及水平变形对公路路堤的影响，不均匀沉降会严重影响路堤边坡的稳定性和交通安全性．水平变形会引起路面的变形及破坏，，最后提出了不同情况下矿区公路路堤的加固及处理措施．关键词：路堤边坡：水平变形：沉降Abstract：Seamminingcancausethesubsidenceofth

2、esurface，andthereforebringgreatdamagestothebuildings．ByusingthesoftwareABAQUS，thepaperconductsastudytotheminingarearoadinHuainan，ofAnhuiProvince，andanalyzestheinfluenceonroadembankmentcausedbysubsidence，slopeandhorizontaldeformation．Unevensubsidencemayinfl

3、uencethestabilityoftheslopeandsecurityofthetraffic．Horizontaldeformationcancausethedeformationanddamagetotheroad．Finally，thepaperraisesreinforcementandtreatmentmeasurestotheroadembankmentoforedistrictsindifferentsituations．Keywords：slope；horizontaldeformat

4、ion；subsidence0引言煤炭资源是我国经济发展必须的资源之一．煤炭开采会造成矿区道路边坡失稳和路面变形破坏等问题川。在煤层采动变形作用下．这些公路的病害会逐渐增多，如路基的不均匀沉降、路基边坡的失稳、路基的整体下沉、中央分隔带排水不畅、雨水渗入路基、造成土基软化、强度降低等：与此同时，路基的不均匀变形超过路面材料的极值时就会造成沥青路面产生裂缝，局部塌陷、水泥路面出现错缝、断板等问题【2】。不仅会大幅度增加公路养护和维修费用．而且影响交通运输的正常运营．从而影响到人民的生命、财产安全．给国家经济建

5、设造成巨大的损失．甚至产生不良的社会后果。本文主要以安徽淮南矿区公路为背景．研究煤层采动的不同时期对已建公路变形影响及治理措施。1工程概况淮南矿区可采煤层有2层．其中13—1层煤为主基金项目：2016泰州职业技术学院院级科研项目{TZYKY一16—16)2015年泰州职业技术学院硕博基金(TZYBS--15—3)；2016年江苏省{等学校大学生创新创业训练计划项目1201612106006Y)．采煤层．煤层厚约5m，属于厚煤层。煤层倾角12～140．采区新生界地层由第四系组成，表土层厚度194．10～485

6、．64m．平均363．26m。采区内无大的断面构造．采区范围走向长为1000m131。道路采用整体式断面路基．路堤填筑高度h=10m．路堤宽度D=2x10m(按平原微丘区一级公路标准修建，行车道宽2x7．5m．中间带宽3m，土路肩宽2×1m)，边坡坡度角为45度(1：1)，路基采用压实度为94％煤矸石为填充材料．路面采用刚性路面．采用30cm水泥稳定碎石和15cm沥青砼【¨】。采区上覆土层及岩层、路堤填土物理和力学参数如表l所示IeI．公路与煤层位置关系见图l。。§蚀，．j-二盔材型型望坠塑图1公路与工作面

7、关系一3l一__叠翟冒曾囵兰竺!兰兰苎竺兰兰兰兰兰兰兰竺兰竺兰2数值模拟模型如图2所示．工作面自200m到800m。开采模拟分步进行．采Ⅸ开始从左向右推进，每步开挖25n，．分24步开挖完成．2．1基本假设为便于计算和研究．在建立采区地基模型时，做出如下基本假设：(1)地表、各岩层及煤层都为水平，即倾角为0；(2)矿岩为均质各向同性的弹塑性连续介质，且满足1110hr-coulomb准则：(3)开采前地层中不存在构造应力．自重应力为其主要应力：(4)在整个采区的延伸方向上．不存在断层等可能造成采区不连续的因

8、素：(5)不考虑地表土渗流。2．2结果分析如图2所示．在煤层开采初期．煤层上覆岩层未出现断裂．地表下沉较少：当工作面推进距离为400m时．岩层开始断裂．地表出现严重下沉．且随着工作面向前推进．地表面下沉量愈来愈大．且亦随之向前推进、。地表形成移动盆地，出现塌陷、裂缝、台阶等多种形式的破坏变形、j需要对此进行处理加固。否则会对地面的建构筑物造成灾难性的破坏。——32———亡广-排逍_I)Om—B一州蛆l()Om+俳