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第1章　焦晋高速公路下伏采空区地质背景1

1.1 采空区塌陷的形成条件与分布特征1

1.1.1 采空区塌陷的形成条件1

1.1.2 采空区塌陷的分布规律1

1.2　采空塌陷的发育特征1

1.2.1 采空塌陷的地表变形特征1

1.2.2 采空塌陷地表变形的影响因素3

1.3 焦作矿区水文地质特征4

1.3.1　含水层组及其富水性特征4

1.3.2　地下水补、迳、排及其转化特征4

1.4 焦晋高速公路下伏采空区特征5

1.4.1 不同采矿时间形成的采空区特征7

1.4.2 不同埋深采空区特征8

1.4.3 不同水文地质条件的采空区特征9

1.4.4 复式采矿形成的采空区特征9

第2章 采空区的沉陷机理与变形规律10

2.1 长壁陷落法的沉陷机理11

2.2 长壁开采覆岩的变形11

2.2.1 长壁工作面周围岩体变形11

2.2.2 断裂带和连续变形的岩体变形12

2.3　条带法开采沉陷的机理14

2.4　覆岩移动变形机制与计算14

2.4.1 岩体强度的确定14

2.4.2　煤柱压入底板机制与压入量计算16

2.4.3 煤柱压缩机制与压缩量计算17

2.4.4 岩柱压缩机制与压缩量计算18

2.4.5 承重岩层压缩机制与压缩量计算19

2.5 焦作矿区开采沉陷特征19

2.5.1 开采沉陷的形成条件与分布特征19

2.5.2 开采沉陷的地表变形特征20

2.5.3 采空沉陷区地面稳定性评价21

第3章　剩余沉降变形机理及其影响因素23

3.1 剩余沉降地下空间的表现形式与特性24

3.1.1 剩余沉降地下空间的表现形式24

3.1.2 覆岩破坏的三带特性25

3.1.3 焦晋高速公路采空区覆岩破坏的三带特征及剩余沉降规律研究30

3.2　覆岩的破坏类型与程度32

3.3　采空区上部荷载36

3.3.1 静荷载37

3.3.2 动荷载39

3.4　采空区深度与稳定性40

3.4.1 顶板稳定性与深度的关系40

3.4.2　路基稳定性与深度的关系41

3.5　煤柱或岩柱的变形与稳定性42

3.5.1　煤柱强度特征与要求42

3.5.2 煤层残块中的应力大小43

3.5.3　煤柱强度的确定45

3.5.4　煤柱的稳定性评价46

3.6　水文地质作用47

3.6.1 水对岩石力学性质的影响47

3.6.2 地下水流动与赋存条件对开采沉陷的影响51

第4章　剩余沉降对公路路基的危害程度52

4.1 采空区冒落带剩余沉降的定量计算52

4.1.1 Budryk-Knothe理论及引入Fourier二维积分变换法52

4.1.2　概率积分法55

4.1.3 焦晋高速公路下伏采空区冒落带剩余沉降计算57

4.2 离层发展的时空过程及数值模拟59

4.2.1 离层发展的时空过程59

4.2.2　模型的选择及分析62

4.3 焦晋高速公路采空区上覆岩层离层模拟计算72

4.3.1 B区离层模拟73

4.3.2　C区离层模拟78

4.3.3 数值模拟效果分析83

第5章 焦晋高速公路下伏采空区治理方案的优化85

5.1　采空区治理方案的选择85

5.2　充填注浆法注浆过程的数值模拟86

5.2.1 浆液的流变性87

5.2.2 注浆过程的数值模拟88

5.3　注浆治理技术优化101

5.3.1　钻探施工101

5.3.2　注浆施工102

5.3.3 注浆材料110

5.3.4 注浆技术的优化112

5.3.5 帷幕技术113

第6章 采空区治理质量检测与治理效果评价研究115

6.1 质量检测的原则与方法115

6.2　质量检测评价的指标116

6.3　治理效果的数值模拟117

6.4　采空区治理质量检测方法及原理120

6.4.1 物探检测120

6.4.2　钻探与岩土测试方法124

6.4.3 变形监测124

6.5　各种检测方法的有效性评价130

6.6　综合检测技术优化131

结束语132

参考文献134