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第1章 绪论1

1.1 采空区的概念2

1.2 采空区的形成2

1.3 采空区的三带划分3

1.3.1 冒落带4

1.3.2 裂隙带4

1.3.3 弯曲带4

1.4 采空区的危害5

1.4.1 采空区的危害的表现形式5

1.4.2 采空区对公路的危害7

1.4.3 采空区对公路危害程度的评价8

1.5 工程概况9

1.5.1 交通概况9

1.5.2 地形地貌9

1.5.3 气象条件9

1.5.4 水文条件10

1.5.5 地质构造及地层岩性10

1.5.6 煤矿开采情况12

参考文献13

第2章 基于综合无损探测的采空区探测技术15

2.1 采空区探测技术研究进展16

2.2 采空区勘探原则17

2.3 物探方法简介18

2.3.1 电法勘探18

2.3.2 地震法勘探19

2.3.3 电磁法勘探19

2.3.4 地球物理测井20

2.3.5 放射性法勘探21

2.3.6 微重力法勘探21

2.3.7 各种物探方法的使用条件及特点21

2.4 高密度电阻率法探测采空区22

2.4.1 高密度电阻率法基本原理22

2.4.2 电极排列方式23

2.4.3 三种装置的适应条件与联系23

2.4.4 高密度电阻率法的特点23

2.4.5 高密度电阻率法探测的应用24

2.5 瞬态瑞利波法探测采空区25

2.5.1 瞬态瑞利波法探测采空区的研究进展25

2.5.2 瑞利波的传播特性26

2.5.3 瞬态瑞利波法的探测结果27

2.6 公路下伏采空区瞬态瑞利波传播数值模拟30

2.6.1 瞬态瑞利波传播正演模拟研究进展30

2.6.2 瑞利波在不同类型采空区中的传播正演数值模拟31

2.6.3 工程应用45

参考文献46

第3章 下伏采空区路基稳定性49

3.1 采空区稳定性评价研究进展50

3.1.1 预测法50

3.1.2 解析法51

3.1.3 数值模拟法51

3.2 基于采空区活跃期的路基沉降变形数值分析52

3.2.1 有限元模型建立53

3.2.2 本构模型54

3.2.3 材料参数56

3.2.4 边界条件58

3.2.5 计算工况58

3.2.6 计算结果分析59

3.3 下伏采空区道路路基沉降预测模型66

3.3.1 沉降预测模型优选66

3.3.2 建立预测模型68

3.3.3 修正后的预测模型验证70

3.4 交通荷载作用下采空区道路路基沉降分析73

3.4.1 采空区路基沉降有限元模型74

3.4.2 计算工况78

3.4.3 计算结果分析78

参考文献87

第4章 基于相互作用的采空区综合处治技术89

4.1 采空区的探测与分类90

4.1.1 采空区的探测90

4.1.2 下伏采空区的分类92

4.2 强夯法94

4.2.1 强夯法原理94

4.2.2 强夯法施工流程95

4.2.3 采空区位置确定95

4.2.4 强夯方案设计96

4.2.5 施工要点96

4.3 注浆法97

4.3.1 注浆处理方法97

4.3.2 注浆材料的选择98

4.3.3 注浆充填工艺流程98

4.3.4 注浆方案设计98

4.3.5 钻孔100

4.3.6 注浆技术条件要求100

4.3.7 注浆操作101

4.3.8 注浆充填参数的确定101

4.4 综合治理102

参考文献104

第5章 基于协同作用的采空区道路修筑技术107

5.1 国内外研究进展108

5.1.1 开采沉陷预测理论108

5.1.2 采空区与公路相互作用机理108

5.1.3 采空区地基治理与公路抗变形结构109

5.1.4 级配碎石过渡路面结构109

5.2 基于下伏采空区沉降的过渡性路面结构112

5.2.1 影响采空区路基稳定的因素112

5.2.2 沉降理论113

5.2.3 过渡路面结构115

5.2.4 地层划分与几何模型的建立116

5.2.5 本构模型与材料参数的选取117

5.2.6 四种不同路面结构的不均匀沉降分析120

5.3 交通荷载对路面结构的影响分析121

5.3.1 采空区上方公路结构在标准轴载作用下的响应分析121

5.3.2 计算结果与分析122

5.3.3 四种路面结构在交通荷载作用下的弯沉和应力的对比分析125

5.4 采空区位置对路基沉降的影响分析126

5.4.1 采空区临界安全区域的确定126

5.4.2 采空区处于不同深度时的路基沉降分析127

5.4.3 采空区处于不同横向位置时的路基沉降分析132

参考文献135

第6章 采空区黄土边坡处治技术137

6.1 国内外研究进展138

6.1.1 黄土的非线性本构模型138

6.1.2 黄土土性参数的不确定性与黄土边坡系统的非线性特征139

6.1.3 黄土边坡的破坏机理139

6.1.4 黄土边坡稳定性分析理论和方法139

6.2 工程概况141

6.2.1 边坡地质条件141

6.2.2 高边坡特征142

6.3 高边坡稳定性分析计算144

6.3.1 地质分析法145

6.3.2 边坡稳定的通用算法分析145

6.3.3 边坡稳定的数值计算分析148

6.4 高边坡主动防护技术150

6.4.1 黄土状粉质黏土边坡主动防护151

6.4.2 卵石及强风化泥岩边坡主动防护152

参考文献154

第7章 下伏采空区路基沉降监测技术157

7.1 国内外研究进展158

7.1.1 下伏采空区路基变形监测158

7.1.2 路基沉降监测与预测159

7.2 工程实例160

7.2.1 工程概况160

7.2.2 公路路基处理160

7.3 采空区公路变形特征与监测162

7.3.1 路基变形机理与特征162

7.3.2 采空区公路变形监测方案163

7.3.3 应用实例166

7.4 采空区路基沉降监测结果分析167

7.4.1 沉降曲线167

7.4.2 基于实测数据的采空区稳定性评价168

7.5 采空区路基沉降预测与评估168

7.5.1 灰色预测模型168

7.5.2 预测结果与评估170

参考文献170