[发明专利]一种采空区上新建铁路地基稳定性的评价方法

权利要求书

1.一种采空区上新建铁路地基稳定性的评价方法，其特征在于：该方法包括采空区地基稳定性分析，路基残余沉陷变形和采动影响评价三部分组成。

2.根据权利要求1所述的一种采空区上新建铁路地基稳定性的评价方法，其特征在于，所述的采空区地基稳定性分析包括：

1)垮落断裂带高度的计算：

采用地面打钻施工，根据钻进过程中上下钻动水位、冲洗液消耗量及相关层段的注水试验结果确定垮落裂缝带高度，在此基础上，进行垮落断裂带的发育发育规律分析。例如潞安集团王庄矿落断裂带的发育高度与初采煤层(或第一分层)一次采厚成正比，与开采分层数的平方根成反比，计算公式如下：

H=20.22Mn+10]]>

式中：M——开采煤层累计采厚，m；

n——煤层开采层数，综放n＝1。

根据计算公式求取铁路沿线不同区域垮落断裂带发育高度。该高度即为采空区覆岩破坏高度。

2)荷载影响深度计算

通过地基力学模拟认为，当采空区地基中因地面荷载产生的附加应力等于相应深度处地基层的自重应力的5％时，可认为附加应力对该深度处地基产生的影响可忽略不计，该深度即为地面荷载影响深度(H_影)。

地基中自重应力用下式计算：

σ_c＝r₁h₁+r₂h₂+...+r_nh_n

式中：r₁、r₂、…、r_n——为地基中自上而下各层土或岩石的容重，kN/m³；

h₁、h₂、…、h_n——为地基中自上而下各层土或岩石的厚度，m。

地基附加应力按下式计算：

σ_Z＝kP₀

式中：

k——各种荷载(矩形、方形、条形荷载等)下的竖向附加应力系数；

P₀——作用于基础底面平均附加压力，kN/m²；

计算地基附加应力时，应考虑棚车动荷载的影响，或将动荷载简化为等效静荷载。按均布矩形荷载计算地基附加应力，式中竖向附加应力系数k可查均布的矩形荷载角点下的竖向附加应力系数表取值。地基附加应力随深度增加而减小，而地基中自重应力随深度增加而增大。计算地基附加应力相当于地基自重应力5％处深度，即为建筑荷载影响深度H_影。

3)采空区地基稳定性分析

当采空区最小采深(H_临)大于垮落断裂带高度(H_裂)与建筑荷载影响深度(H_影)两者之和时，可认为采空区垮落断裂带不再因新加建筑荷载扰动而重新移动，即：

H_临＞H_裂+H_影

也就是说，当H_临＞H_裂+H_影时，采空区不会因铁路扰动而出现明显的集中变形，即采空区地基基本稳定，新建铁路时可不对采空区进行注浆处理。

当H_临＜H_裂+H_影时，在地表荷载扰动下，采空区处于不稳定状态下，铁路运行过程中，易出现较为剧烈的集中变形，在这种情况下，应对铁路沿线采空区进行注浆加固。

3.根据权利要求1所述的一种采空区上新建铁路地基稳定性的评价方法，其特征在于，所述的路基残余沉陷变形包括：根据地基稳定性分析结果，采用概率积分法进行地表及路基残余沉陷变形预计。对于地基稳定的采空区，仅考虑地表残余沉陷变形即可；对于未稳定的采空区，根据开采工艺、开采方法，计算地基受扰动而活化情况下的地表沉陷变形值。

4.根据权利要求1所述的一种采空区上新建铁路地基稳定性的评价方法，其特征在于，所述的采动影响评价包括：根据路基残余沉陷变形结果，进一步分析地基沉降值和沉降速度，结合列车运行标准，进行路基维修保障性分析，提出相应的保护技术措施。