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一、选题的目的、意义和研究现状

一、选题的目的

为研究动力扰动作用下采空区路基的稳定性，探索动力扰动作用下上覆岩层和路基的

移动和变形规律，采取现场调研、理论分析和数值模拟的方法进行研究。

二、选题的意义

采空区上方兴建高速公路后，地表的移动和变形并没有结束，而是在动力载荷的扰动下

诱发了采空区本身的“活化”。随着时间的推移以及动力荷载的作用，受压及受拉应力状态

的岩石都会发生蠕变，进而引起上覆岩层的“三带”发生变化。因此，动力扰动作用下公

路路基的稳定性研究就成为广大道路工作者必须面对和解决的问题，研究采空区在动力荷

载作用下的路基稳定性具有十分重要的现实意义。

三、研究现状

在阅读研究大量国内外有关采空区受力分析的文献资料后，采空区上方动力扰动作用

下公路路基的稳定性的研究主要有以下三个方面：采空区的力学模型、采空区与高速公路

的相互作用机理以及采空区路基的加固。下面对这几个主要方面的国内外研究现状进行简

要的概述。

1.采空区的力学模型

由于采空区的各种受力条件比较复杂，为了更加准确的得到关于采空区的各种真实情

[1]

况，国内外利用各种力学模型对其进行了大量仔细的研究。等在弹性理论的基础

上，将上覆岩层假设为岩板，研究上覆岩层的变形特征，建立了上覆岩层变形的力学模型，

[2]

导出了采动覆岩的挠度方程和计算最大挠度点的理论。王等以采空区留矿柱采

矿为背景，建立采空区矿柱-顶板体系流变力学模型，得出矿柱支撑下采空区顶板受流变作

[3]

用位移控制方程，依此对采空区顶板破坏的不同阶段进行分析讨论。等基于

Reissner厚板理论，考虑施工机械的动荷载作用，概化了采空区顶板力学模型，推导了在

集中简谐动荷载的作用下采空区顶板的挠度方程和内力表达式，揭示了动荷载作用下采空

[4]

区顶板应力和挠度随顶板厚跨比、动荷载振动频率变化的规律。柳小波等基于四边固支

矩形薄板的纳维叶解法，分别导出了均布荷载与集中荷载作用下矩形顶板的挠度方程与应

力表达式。分析得到四边固支矩形板在均布荷载与集中荷载作用下的高应要出现在板

的以及长边的中点处，影响应力的因素主要包括厚度、荷载大小、板的尺寸以及泊松

[5]

比。祝等在考虑超载的情况下，根据Reissner厚板理论，建立了轴对称圆板模型，

以拉破坏为控制条件，导出了顶板安全厚度的解析解。以剪切破坏作为控制条件，提出了

[6]将岩石视

考虑剪切导致的拉应力控制和剪应力控制的顶板安全厚度计算。等

为理想的弹塑性介质，采用理论分析岩石本构关系对改进梁的影响，将模型的受力状

态简化为弹性状态、拉伸屈服或压缩屈服状态、拉压屈服并存状态，并分别得到不同受力

[7]

状态下的广义弯矩—轴力—曲率关系。等根据急倾斜煤层工作面顶底板地质赋存

条件以及冒落矸石对工作面下部采