采空区场地高速铁路路基动力响应离散元数值模拟分析

目的高速铁路穿越采空区场地存在重大安全隐患,为探讨采空区场地高速铁路路基的动力响应规律,方法利用3DEC离散元软件建立17组采空区场地高速铁路路基数值模型,分析不同列车荷载作用下路基内部的沉降变形和动应力分布规律,对比分析无砟轨道和有砟轨道路基内部动力响应的分布差异,分析采空区开采宽度、厚度对动力响应分布规律的影响。结果与无砟轨道相比,有砟轨道路基内部的动应力幅值明显更高,但其动应力的衰减速率也更高;动应力、动位移的时程曲线沿着路基深度方向出现不断增大的相位差;路基内部动位移幅值随着荷载作用时间增加而逐渐增大,但增大的速度不断降低,动应力幅值基本保持不变;动应力、动位移幅值与列车轴重存在明显的线性关系,随着轴重增加而线性增大;采空区开采宽度、厚度越大,列车荷载造成的动位移幅值也越大,但当开采宽度大于一定数值后,动位移幅值反而出现减小趋势。结论列车荷载、路基轨道类型和采空区场地的差异都会对路基内部的动力响应分布情况产生影响,研究结果可为采空区场地高速铁路的安全运行提供理论参考。

浅析煤矿采空区场地的注浆治理工艺

随着经济快速增长,工程建设用地的紧张程度日益加剧,煤矿采空区的建筑工程发展速度相对较快。然而,由于采空区实际承载能力较弱、地基稳定性差以及易于形变,采空区建筑工程应用受到限制。结合对煤矿采空区地基加固治理的经验,注浆技术因其多重优势被广泛采用,但是整个施工过程复杂烦琐,质量控制难度较大,需要积极掌握技术关键点,采取有效措施保证施工质量。

采空区场地高速铁路路基变形控制研究现状与展望

我国煤炭产量高居世界首位,大量煤炭资源的开采,遗留了大面积的采空区场地。随着我国高速铁路的快速发展,一些关键线路难免会穿越采空区场地。采空区地基变形及高速列车密集动荷载下的活化变形对高速铁路安全运行存在着重大安全隐患。如何保障采空区场地高速铁路的安全运营是关键问题,其中采空区场地高速铁路路基变形控制研究是该类问题的核心内容。首先从理论研究、现场实测、模型试验和数值模拟4种研究手段分别总结了国内外高速铁路路基动力学和采空区地表变形的研究现状;接着重点从高速铁路列车动荷载分布及传递规律、高速铁路路基工后沉降相关要求、采空区地基与高速铁路路基相互作用机理、采空区场地高速铁路路基变形问题的可行性研究等4个方面介绍了采空区场地高速铁路路基变形问题的研究;最后简要总结了高速铁路采空区地基治理技术及采空区场地高速铁路路基抗变形措施等相关内容,并结合太原—焦作高铁和合肥—福州高铁线路穿越采空区场地而采取的实际治理方案及路基抗变形措施加以说明。在现有成果分析的基础上,探究了高速铁路动荷载最大扰动深度如何确定、高速铁路采空区地基本构模型如何选择、相似模型试验列车动荷载如何施加和高速铁路采空区地基治理体系如何完善等相关问题,并展望了该领域的发展方向。

山区煤矿采空区场地工程建设适宜性分析

文中分析了贵州山区煤矿采空区场地的基本特征及其适宜性评价的内容与手段,并以煤矿采空区上方拟建某特大桥桥墩的选址为研究对象,在资料收集、钻探、测井及地表位移观测的基础上,评价场地稳定性及工程建设适宜性。文中的分析结果可作为同类工程场地建设适宜性评价问题时作参考。

煤矿采空区场地的注浆治理工艺研究

随着经济高速发展,工程建设用地愈发紧张,煤矿采空区建筑工程发展较为迅速,但因其实际承载力较低、地基不稳定以及易形变等问题,促使难以用于工程建设中。结合对煤矿采空区地基加固治理经验,注浆技术凭借多个优势普遍应用,整个施工流程繁多复杂,质量控制难度把控,需积极掌握相关技术要点,采取强有力的措施保证施工质量可靠性,进一步增强场地实际承载力,吻合建设场地实际需求。

基于时间函数组合模型的采空区地表沉降动态预测及剩余变形计算

当采空区场地进行高速铁路修建时,地表沉降动态精准预测和剩余变形计算对高速铁路的工程建设及安全运行尤为重要。针对单项时间函数在复杂采空区地表沉降动态预测中存在着适用范围有限、预测准确性和稳定性不高的问题,对Knothe、Weibull、Logistic与MMF时间函数的曲线形态及参数物理意义进行了分析;为获取时间函数参数的全局最优解,建立了基于果蝇优化算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)和模拟退火算法(Simulated Annealing Algorithm,SAA)的混合算法;引入以最小误差平方和为准则的最优非负变权组合模型,并构建了Knothe-Weibull、Knothe-Logistic与Knothe-MMF等6种不同的双项时间函数组合模型。并在地表沉降预测的基础上,给出了采空区场地剩余变形的计算方法。结果表明:所提出的混合算法具有收敛状态稳定、求解精度高的优点,适用于时间函数参数的求解问题。组合模型在预测准确性和稳定性上均优于组合中的单项时间函数,能够突破单项时间函数在复杂地质采矿条件预测效果不佳的局限性,较好地提升时间函数在预测中的精准度和适用度。此外,组合模型在已临近实测沉降值的情况下扩展了预测曲线的有效区间,并借助变权系数将单项时间函数在有效区间的信息进行筛选并重组,得到全程吻合实测沉降值的最优沉降预测曲线。其中,Knothe-Logistic函数模型的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)在3次预测中均最低,有效地解决厚松散层、薄基岩、浅埋煤层条件下采空区地表沉降动态精准预测问题。组合模型可为实现采空区场地高速铁路建设前地表沉降的稳定、高精度动态预测提供参考。通过基于Knothe-Logistic函数计算不同时刻地表点剩余变形得到的变化规律与实际开采过程相符合,剩余变形作为采空区场地地基变形的重要组成部分,可为采空区场地高速铁路建设的可行性评价提供一种依据。

因民铜矿大水沟矿段地下开采对主副竖井的稳定性影响分析

为确保地表主副井的稳定,采用有限差分程序FLAC3D模拟地下矿体开采对主副井稳定性的影响。计算了矿体开采过程中地表及主副井的下沉变形量,并参照我国评判采空区场地稳定性等级标准进行评判。模拟结果表明:岩层移动是一个自下而上传递的动态过程,地下开采对上部主副井产生的下沉变形量很小,未超过10 cm的地表下沉控制标准;同时地下开采也未在主副井所处的围岩产生塑性扰动区,说明主副井处于安全稳定的状态。研究结果为地下采场的布置设计和主副井安全运行提供了指导性的依据。

拟建建筑物下方多煤层采空区域的有效治理

随着多年的煤炭开采和消耗,形成了越来越多没有经过安全处理的采空区,而一些建筑物不可避免地建立在多煤层采空区域之上,给建筑工程带来较大的安全隐患,近年来,多煤层采空区的稳定性以及其对建筑物的使用安全性影响一直是社会广泛关注的热点问题,因此,深入分析拟建建筑物下方多煤层采空区域的有效治理对强化采空区场地稳定性,提升建筑物安全性具有重要的现实意义。