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