采空区是指地下矿产被采出后留下的空洞区域,按矿产被开采的时间,可分为老采区、现采区和未来采区。随着交通事业的发展,采空区问题作为公路建设的不良地质问题已越来越突出,在采矿工程中,针对“三下”(建筑物、水体和铁路)开采,国内外学者进行了大量的研究,取得了丰硕的成果,然而对于公路下伏采空区的研究还是处于发展阶段,理论基础和研究手段均不完善。本文借鉴前人研究成果,运用相关的理论、建立了二维有限元模型,取得了一些研究成果,以期能用于实际工程当中,为实际工程提供有益的指导。 1 本文借鉴相似的隧道工程和岩溶的研究理论,根据相关的岩体力学知识,运用弹性理论分析了采空区的形成过程、覆岩的移动形式,并给出了采空区孔壁应力的计算公式。 2 以弹塑性理论为基础,建立了采空区的二维有限元模型。运用有限元分析软件ANSYS8.1对采空区的围岩应力应变分布状态进行数值模拟,掌握其应力分布规律;通过大量的模拟数据作图分析了采空区形状、围岩材料及表面荷载对围岩应力应变及采空区稳定性的影响。 3 通过对采空区顶板冒落破坏分析,研究了注浆充填法处理采空区的减沉原理。此外,本文对注浆处理效果及充填后围岩体应力分布情况进行数值模拟。 4 根据所建立的二维有限元模型,分析评价了潭邵高速公路下伏采空区的稳定性,取得较好的效果。此外,本文也详细的讨论了公路下伏采空区处理范围的确定、处理方法及注浆工艺等。 本课题的研究成果对公路下伏采空区的实际处理工程有较好的指导意义。