基于数值模拟的房柱式采空区关键层-岩柱系统破坏机理分析

为了提高浅埋房柱式采空区稳定性评价的精度和可靠性,本文以吕梁某高速公路桥梁下伏采空区为研究区,建立采空区二维模型,运用有限元数值模拟的方法,研究关键层厚度对关键层-岩柱系统应力场的影响。研究发现关键层-岩柱系统发生了应力重分布,应力集中主要位于岩柱的帮角、关键层跨中表面及岩柱正上方关键层上表面。随关键层厚度减小,岩柱应力呈先增后减趋势,关键层应力先缓慢增大后急剧增大。建立关键层-岩柱系统稳定性与关键层厚度之间的定量关系,确定关键层局部破裂、岩柱失稳、岩柱保持长期稳定时的关键层临界厚度分别为3.2 m、5.8 m和6.7 m。将数值模拟成果应用到实际工程中,发现与实际资料的吻合度较高。