采动区道路级配碎石基层抗变形性能研究
发布时间：2020-06-04 09:35
【摘要】：本文以淮南矿区级配碎石基层沥青路面抗变形二级公路及淮南地区工程地质条件为研究背景。根据该地区抗变形道路的工程实际,通过FLAC与PFC耦合数值模拟及工程应用相结合的研究方法,对比研究了采动变形下级配碎石基层沥青路面的抗变形能力,得到不同采动下级配碎石基层沥青路面抗变形规律,获得了抗不同采动变形的级配碎石基层厚度及横向变形缝间距,并将计算结果应用于工程实际。论文取得了如下主要成果:(1)级配碎石基层沥青路面的抗采动变形能力大于水稳基层沥青路面,采动变形条件下水泥稳定碎石基层路面面层层底拉应力较级配碎石基层路面增加了18%-28.8%;(2)道路纵向负曲率采动影响的前提下,沥青面层厚度一定,级配碎石基层每增加10cm,面层层底拉应力减少10%左右。纵向长度每增加1m,面层层底拉应力增加10KPa左右;(3)道路纵向负曲率采动影响的前提下,沥青面层厚度一定,随着级配碎石基层厚度的增加,土基顶部压应变随之减小,减小趋势会随厚度增加而减缓。纵向长度值与土基顶部压应变无相关关系,土基顶部压应变基本保持相同;(4)道路纵向负曲率采动影响的前提下,获得了采动区二级公路抗不同单次煤层采厚采动下的级配碎石基层厚度及横向变形缝间距。
【图文】：
硕士学位论文AC/PFC 耦合数值模拟对级配碎石基层沥青路面结构（柔性基层沥青路面结构（半刚性基层）进行抗采动变形能力对比。动影响下级配碎石基层沥青路面结构受力分析研究AC/PFC 耦合数值模拟对不同厚度的级配碎石基层在不同采煤力分析，通过面层层底应力、土基顶部压应变等指标，得到不配碎石基层与纵向长度的规律。程实例应用研究数值分析计算结果，结合工程实际，对采动影响下的道路提出工程应用验证本文研究内容符合实际情况，能够应用于实际工术路线如图 1-1 示。
底部边界施加竖向位移约束，顶部为自由边界，，计算模型建立如下图2-1 所示。图 2-1 采动沉陷计算模型图Figure 2-1 Mining Subsidence calculation model2.1.2 本构模型及计算参数选取地基土、煤层和地底的岩土层都可以采用 Mohr-Coulomb 弹塑性模型来模拟其单元。数值分析所用材料的物理、力学参数均取自开采扰动前矿区提供的岩土工程勘察报告。为了提高计算效率，相近的岩土层的材料的物理、力学参数进行了适当的合并，然后作为数值模拟的计算所用参数。具体参数情况如下表 2-1 所示。表 2-1 地基土计算参数表Table 2-1 Soil calculation parameters地层情况变形模量 E（MPa）粘聚力 C（kPa）内摩擦角φ（°）泊松比 密度 （kg/m3）厚度（m）粘土 50 30 28 0.35 1800 150砂土 60 10 30 0.26 1800 150顶板岩层 8600 -- -- 0.2 2540 250煤层 1250 -- -- 0.34 1950 --底板岩层 8500 -- -- 0.2 2540 --2.1.3 计算方案及计算工况煤层被开采出来后，其顶部的岩土体的不断沉陷变形是一个连续的持续进行的动态的变形过程，主要影响因素是岩土体的自重荷载，而地表上的一些荷载如建筑物或者其他大型构筑物对采动沉陷区的形成影响相比较于岩土自重荷载非常微小，可以忽略不计。FLAC 数值模拟的计算中，自重荷载的施加可以通过重力加速度 g 和模型中各层岩土体的本身材料的密度来进行设定，自重荷载的施加将会产生一定的附加固结变形，为了使计算结果更合理，与实际情况相符，所以要在模拟计算煤层开采沉陷变
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.214
【图文】：
硕士学位论文AC/PFC 耦合数值模拟对级配碎石基层沥青路面结构（柔性基层沥青路面结构（半刚性基层）进行抗采动变形能力对比。动影响下级配碎石基层沥青路面结构受力分析研究AC/PFC 耦合数值模拟对不同厚度的级配碎石基层在不同采煤力分析，通过面层层底应力、土基顶部压应变等指标，得到不配碎石基层与纵向长度的规律。程实例应用研究数值分析计算结果，结合工程实际，对采动影响下的道路提出工程应用验证本文研究内容符合实际情况，能够应用于实际工术路线如图 1-1 示。
底部边界施加竖向位移约束，顶部为自由边界，，计算模型建立如下图2-1 所示。图 2-1 采动沉陷计算模型图Figure 2-1 Mining Subsidence calculation model2.1.2 本构模型及计算参数选取地基土、煤层和地底的岩土层都可以采用 Mohr-Coulomb 弹塑性模型来模拟其单元。数值分析所用材料的物理、力学参数均取自开采扰动前矿区提供的岩土工程勘察报告。为了提高计算效率，相近的岩土层的材料的物理、力学参数进行了适当的合并，然后作为数值模拟的计算所用参数。具体参数情况如下表 2-1 所示。表 2-1 地基土计算参数表Table 2-1 Soil calculation parameters地层情况变形模量 E（MPa）粘聚力 C（kPa）内摩擦角φ（°）泊松比 密度 （kg/m3）厚度（m）粘土 50 30 28 0.35 1800 150砂土 60 10 30 0.26 1800 150顶板岩层 8600 -- -- 0.2 2540 250煤层 1250 -- -- 0.34 1950 --底板岩层 8500 -- -- 0.2 2540 --2.1.3 计算方案及计算工况煤层被开采出来后，其顶部的岩土体的不断沉陷变形是一个连续的持续进行的动态的变形过程，主要影响因素是岩土体的自重荷载，而地表上的一些荷载如建筑物或者其他大型构筑物对采动沉陷区的形成影响相比较于岩土自重荷载非常微小，可以忽略不计。FLAC 数值模拟的计算中，自重荷载的施加可以通过重力加速度 g 和模型中各层岩土体的本身材料的密度来进行设定，自重荷载的施加将会产生一定的附加固结变形，为了使计算结果更合理，与实际情况相符，所以要在模拟计算煤层开采沉陷变
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.214
【参考文献】
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1 张东;黄晓明;田飞;;级配碎石动三轴试验离散元模拟[J];公路交通科技;2014年12期
2 曲立杰;张德才;;沥青路面级配碎石层应力消散的细观研究[J];公路交通科技;2014年09期
3 蒋应军;任皎龙;李
本文编号：2696185
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