鐵路路基下伏多層大型采空區(qū)治理關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著鐵路工程建設(shè)的飛速發(fā)展，很多鐵路項(xiàng)目在新建過程中無法繞避煤礦及其采空區(qū)，采空區(qū)對鐵路建設(shè)的影響越來越大。路基下伏采空區(qū)在鐵路附加荷載作用下的穩(wěn)定性評價、鐵路不同建筑物下采空區(qū)的整治方法及整治范圍及深度、整治過程中的采空區(qū)應(yīng)力應(yīng)變、殘余沉降變化及對鐵路安全的影響、大型復(fù)雜采空區(qū)整治的質(zhì)量及鐵路安全評價都是鐵路下伏采空區(qū)整治過程中需要迫切解決的技術(shù)問題。
　　新建東都——平邑線鐵路工程在DK1+360～DK3+700經(jīng)沈村

2、礦區(qū)，線路跨越長度達(dá)2.16km的地質(zhì)情況較為復(fù)雜的多層大型采空區(qū)。該采空區(qū)開采時間早，其特征表現(xiàn)為開采規(guī)模大、開采無規(guī)律、地質(zhì)條件復(fù)雜、開采資料不完善、多次重復(fù)開采、采空區(qū)層數(shù)多等。由于采空區(qū)變形，引起地面沉降乃至塌陷及房屋開裂變形等地質(zhì)現(xiàn)象。該采空區(qū)一般具有大型沉陷盆地及小煤窯式古空區(qū)塌陷共同存在的特點(diǎn)，是我國鐵路建設(shè)迄今為止一次性跨越規(guī)模最大的采空區(qū)，嚴(yán)重影響著東平線鐵路的修建和正常運(yùn)營，初步設(shè)計(jì)采用的全部處理方案造價高達(dá)1.8億

3、元之巨，約占全線靜態(tài)投資的15％。
　　論文以該采空區(qū)為研究對象，在準(zhǔn)確獲取采空區(qū)各項(xiàng)地質(zhì)資料及覆巖物理力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開展了以下三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究:
　　1)基于三維地質(zhì)模型的采空區(qū)頂板圍巖穩(wěn)定性定量分析評價關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)本采空區(qū)上覆地層變形特征，分別對地表突然坍塌和地表移動盆地殘余變形進(jìn)行分析，計(jì)算出采空區(qū)各開采煤層采空安全臨界埋藏深度及新建鐵路線下各區(qū)段移動盆地殘余變形量，并對鐵路下伏采空區(qū)頂板進(jìn)行穩(wěn)定性評價。為減

4、少采空區(qū)處理層數(shù)，減小采空區(qū)處理深度，根據(jù)沿線不同地段分布的采空區(qū)的工程地質(zhì)特征，結(jié)合試驗(yàn)段建立4個代表性三維地質(zhì)模型，分析模擬各層采空區(qū)注漿前后頂板圍巖應(yīng)力、應(yīng)變特點(diǎn)及其穩(wěn)定性，提出大型多層采空區(qū)沿線不同地段注漿加固的深度和層位，即以DK2+200為界，往小里程方向只注漿加固到13＃煤采空區(qū)，往大里程方向則只注漿加固到15＃煤采空區(qū)。
　　2)采空區(qū)注漿材料配比關(guān)鍵參數(shù)的確定。為節(jié)約工程造價，對注漿材料大摻量粉煤灰水泥漿液配合比

5、進(jìn)行室內(nèi)、外試驗(yàn)研究，分別進(jìn)行水泥、粉煤灰不同固顆比、不同水灰比下的流動度、凝結(jié)時間試驗(yàn)及混合漿液凝結(jié)后不同齡期的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，在對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出大摻量水泥粉煤灰漿液的最佳配合比。
　　3)采空區(qū)試驗(yàn)段注漿處理效果檢測方法關(guān)鍵技術(shù)研究。為確保注漿質(zhì)量，在對采空區(qū)注漿前后場地地球物探特征認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行注漿前后采空區(qū)的直流電測深和淺層地震對比、及注漿前后跨孔電磁波CT和彈性波CT試驗(yàn)對比研究，并進(jìn)行檢測孔注