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北方压煤山丘塌陷区田间道路抗变形设计

发布时间:2019-01-17 06:42
【摘要】:煤炭是我国重要的能源资源,但同时煤炭的开采却又给土地造成了巨大的损害破坏。作为目前最主要的采煤方式,井工开采造成的破坏尤为严重,形成了大量的采煤塌陷区。在塌陷区内,采动残余空洞的失稳变形使土地沉陷程度加剧,道路、建筑物等变形严重,因此,研究采煤塌陷地复垦工程抗变形技术具有重要的意义。本文以山西成庄矿区为研究区,根据道路相关设计规范及标准的要求,结合国内外采动塌陷区道路抗变形的处理方法以及研究区土地综合整治因素的影响,通过有限元分析的方法,对四种设计方案的道路进行了分析模拟。根据模拟路基模型塌陷的变形结果进行分析,提出了一套可以抵抗一定程度塌陷的田间道路柔性设计技术及方案。论文的研究成果如下:(1)确定了抗塌陷田间道路各结构在模型中所匹配的单元类型,模型的边界和约束条件以及各种材料所需要的各类参数,包括材料的弹性模量、泊松比、粘聚力、密度等。(2)提出了抗塌陷田间道路柔性设计技术,涵盖了柔性路面、沉降坑、路基、地基和路肩等方面。并依据传统道路结构力学分析方法,证明了结构在地基未塌陷的常规条件下符合道路设计规范中各项要求。(3)运用ANSYS软件,对不同厚度、不同材料的田间道路进行了三维模型的静力分析,运用非线性的静力分析模拟了存在塌陷坑的道路,并对其塌陷情况进行了分析,确定的最优方案为煤矸石、粉煤灰、生石灰和水泥按特定比例混合后铺筑的道路,其最大弯沉值为0.26 mm。
[Abstract]:Coal is an important energy resource in China, but at the same time, coal mining has caused great damage to the land. As one of the most important mining methods, the damage caused by coal mining is especially serious, and a large number of coal mining collapse areas have been formed. In the subsidence area, the unstable deformation of mining residual voids makes the degree of land subsidence worse, and the deformation of roads and buildings is serious. Therefore, it is of great significance to study the anti-deformation technology of reclamation project of coal mining subsidence land. This paper takes Chengzhuang mining area in Shanxi Province as the research area, according to the requirements of the relevant road design codes and standards, combined with the treatment methods of road deformation resistance in the mining subsidence area at home and abroad and the influence of comprehensive land regulation factors in the study area. Through finite element analysis, the road of four design schemes is analyzed and simulated. Based on the analysis of the deformation result of the simulated subgrade model, a set of flexible design techniques and schemes of field road which can resist a certain degree of collapse are put forward. The results of this paper are as follows: (1) the types of units matched in the model, the boundary and constraint conditions of the model, and the various parameters required for various materials, including the elastic modulus of the materials, are determined. Poisson's ratio, cohesion, density and so on. (2) the flexible design technology of anti-collapse field road is put forward, which covers the flexible pavement, settlement pit, subgrade, foundation and road shoulder and so on. According to the traditional road structure mechanics analysis method, it is proved that the structure meets the requirements of the road design code under the normal condition of the foundation without collapse. (3) by using ANSYS software, the thickness of the structure is different. Static analysis of 3D model of field road with different materials was carried out. The road with collapsing pit was simulated by nonlinear static analysis, and its collapse was analyzed. The optimum scheme was coal gangue, fly ash, coal gangue and fly ash. The maximum deflection of a road paved by mixing quicklime and cement in a specific proportion is 0. 26 mm.
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U419

【参考文献】

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本文编号:2409728

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