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我国不断加大投入的基础设施建设迫切需要对采空区在荷载作用下的“活化”规律和稳定性评价开展深入研究,特别是有些重大地面交通工程建设无法绕开采空区时,采空区的存在使地面建设面临极其严重的地质灾害隐患。这种问题,在我国许多老窑和小煤窑分布较广地区尤为严重。本文着重研究铁路列车荷载作用下采空区“活化”规律及稳定性评价,对保证铁路安全运营有着重要的现实意义和工程价值。本文在大量阅读国内外相关文献的基础上,结合某铁路下伏采空区的工程实例,主要运用理论分析、数值模拟和现场监测相结合的方法进行研究。首先,归纳总结了采空区特征,分析了采空区演化过程、采空区稳定性的影响因素及“活化”机理;其次,利用现场监测和有限元模拟软件,对列车动荷载作用下的采空区进行了三维数值模拟计算,对比分析了不同工况下采空区“活化”的移动变形规律和稳定性影响因素;最后,通过对采空区稳定性影响因素的分析,建立了考虑采空区在开采后稳定性评价以及进一步铁路荷载作用下的稳定性评价方法。研究的主要内容是:1.根据国内相关文献资料,总结归纳了采空区的基本特征、危害性,对开采前、开采过程中和开采后的岩层移动变化过程进行了分析,确定了采空区稳定性的影响因素,阐释了老采空区在外荷载作用下进一步“活化”机理。2.采用有限元数值模拟软件,模拟计算了铁路荷载作用下的采空区“活化”过程,对比分析了三种工况下的采空区“活化”移动变形规律和稳定性影响因素。认为铁路荷载影响主要有以下几方面特征:(1)铁路动荷载产生的位移响应具有明显的时程特性和三维特性;(2)铁路列车通过采空区后,会对采空区“活化”产生影响,使得采空区地表下沉,进而得到,随着铁路列车往复通过采空区,使得采空区“活化”沉降不断累积,对采空区稳定性造成不同程度影响,影响铁路运营安全;(3)施加铁路荷载时,竖向附加影响比左右横向影响大;(4)铁路荷载对地表影响具有一定预先性和滞后性,即铁路列车行驶前方一定范围内地表会受到荷载影响,产生变形,当铁路列车行驶离去后,地表变形影响才结束;(5)铁路列车荷载在相同地质条件下,对地层造成的扰动具有一定波动规律;离采空区较远位置波动频率较低,离采空区越近,扰动波动越密集;(6)铁路线路位于采空区正上方时铁路动荷载对采空区附加变形值最大。3.构造了多种评价方法为基础的综合权重确立方法,减少了因主观因素造成权重偏差,并对各离散型和连续变量因子进行分析,建立了采空区稳定性的二级模糊综合评判模型。4.结合某工程实例,采用本文研究成果进行了具体分析。