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近年来,我国各大城市道路空洞造成的路面塌陷事故频繁发生,给社会带来了巨大的经济损失。然而,道路地下空洞具有隐蔽性强、突发性强、引起原因众多、难以提前预测等特点,因此,研究其对城市道路路面塌陷的影响问题就显得十分必要。 外界因素作用易引起城市道路地下空洞破坏,甚至向上发展至地面形成地层塌陷。基于离散元软件对城市道路路基下空洞的发展破坏进行数值模拟,分析空洞规模、埋深、施工振动、不同空洞形态对空洞稳定性的影响。主要研究工作及结论包括以下几点: 1.通过文献查阅及现场调研,统计分析了大量北京地区公路路面沉降及塌陷实例,对路面塌陷进行了分类,并分析了路面塌陷的主要影响因素。 2.在统计分析的基础上,采用离散元软件模拟了路基下空洞破坏过程,对空洞尺寸、空洞埋深、地下施工扰动及空洞形态对路面塌陷机制的影响进行了一系列的数值模拟,研究了空洞影响因素对路面塌陷发生机制的影响,分析了路基下空洞破坏造成路面塌陷的发展机理。 3.分析了不同工况破坏过程中路面的位移变化。结果表明:道路路面沉降随着空洞埋深的减小和尺寸的增大,均出现先急剧增加后趋于平缓的过程。该曲线的拐点为道路安全性预测的关键点。当空洞与扰动土层相距3m以内时,必须考虑施工扰动的影响。椭圆形空洞长轴水平时比其他形式的椭圆空洞和相同截面面积的圆形空洞更易发生破坏并且影响范围更广。该研究从颗粒细观角度揭示了地下空洞发展至路面塌陷的破坏机制,为地下病害研究提供了新方法。