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随着我国基础建设的发展,大量矿产资源以不同方式被开采,留下大规模、大范围的采空区。在采空区地表修建公路时,采空区上方地表产生的连续或非连续性变形等将对公路建设留下很大安全隐患。 本文结合武安市西三环公路工程,在利用地质雷达探测仪对武安西三环公路地下采空区的空间相对位置和分布进行探测的基础上,运用有限元软件建立数值模型,研究路基爆破开挖对老采空区的稳定性影响和路基结构在地下开采过程中的动态响应。本文的主要研究成果为: (1)采空区塌陷的主要原因研究:采空区上覆岩土层的力学强度低、岩层的完整程度差,且厚度不足,顶板岩层发生破碎冒落现象,进而在地面形成塌陷坑或大范围沉降; (2)地质雷达探测采空区分辨率可达数厘米,深度符合率小于±5cm,满足工程上要求的探测分辨率,而且现场直接提供实时剖面记录图,图像清晰直观,可以较为准确地探测地下采空区的空间位置; (3)路基爆破开挖导致的岩体损伤,将加剧采空区上覆岩层中裂缝、离层及断裂的形成进程,对采空区的稳定性具有一定影响,且易造成老采空区的“二次活化”,因此采空区地表进行路基爆破时应尽量采用毫秒延期控制爆破技术、限制爆破最大单段用药量、最佳的起爆顺序和合理的装药结构等措施控制爆破振动对顶板的影响; (4)地下矿产资源的开采导致路基下沉、地表不均匀沉降而产生相对垂直位移和相对水平位移,使现有公路处于不稳定状态,影响公路的运营安全,应在地下开采的过程中及时做好支护措施和治理工作,保证公路运营的安全。 (5)结合地质雷达探测仪对采空区的探测结果,利用数值模拟方法可以较为真实地反映路基爆破开挖对采空区的稳定性影响和路基结构在地下开采过程中的动态响应过程,指导后续工程实践。