DOI:10.13379/j.issn.1003-8825.202209010开放科学（资源服务）标识码（OSID）高铁线路与采空区在不同夹角下地表沉降研究张兴胜1，谭海成1，干丰源2，董金玉1（1.华北水利水电大学地球科学与工程学院，郑州450046；2.河南省公路工程局集团有限公司，郑州450052）摘要：基于CRH380A列车车辆-轨道系统的动载特征，以河南某采空区为工程依托，研究线路轨道与采空走向不同夹角θ下地表沉降规律。结果表明：随着θ的增加，沉降槽宽度和车辆荷载影响范围呈现出在沿采空区倾向主断面上增加，在走向主断面上减小；最大附加沉降值在不同θ时则较为接近。自列车中心向外，当θ自0°～90°增加时，附加沉降曲线影响范围在倾向主断面与走向主断面上分别呈现出增加及减小的趋势；同时，θ自0°～90°增加时沉降曲线形状在倾向主断面上有深“V”形至“U”形，在走向主断面上有“U”形至深“V”形变化规律。关键词：高速列车荷载；采空区；不同夹角；沉降变形；沉降槽中图分类号：P642文献标志码：A文章编号：1003−8825(2023)01−0222−060引言煤炭开采完成后岩体内将留有一定数量的空腔，这将改变原有地层的应力-应变状态，进而诱发地层产生位移、开裂、破碎，直至上覆地层整体弯曲、下沉，诱发地表产生形变。采空区经过较长时间的自然压实，地表趋于基本稳定。但在外力扰动下，采空区本已相对稳定的应力状态将被打破，使老采空区“活化”，导致地基产生不均匀沉降[1-3]。娄邵铁路因横穿牛马司煤矿中部，煤矿开采量较大，其地表下沉盆地和影响范围是大面积的，列车长期限速至25～30km/h[4]。后续娄邵快速铁路的建设选择绕开牛马司煤矿，其运行速度160～180km/h。因这一区域地下并不存在采空区影响线路安全，邵永高铁段设计速度为350km/h[5]。穿越采空区的高速列车长期往复荷载作用可能会诱发基本稳定的采空区“活化”并产生新的形变，这将严重影响高速列车的运行速度和行车安全[6]。张志祥等[7]把交通荷载按振幅等效为不同的静力荷载，通过施加静载模拟该过程，采用分级逐渐加载，研究发现随着交通荷载的增加，采空区会重新“活化”，地表沉降和残余变形也会加大；高广运等[8]研究指出：在分析交通荷载时，将动荷载等效为静力荷载，忽略动荷载的频率特性、时间特性、加载次数及土体在动力下可能发生的软化等；张海波等[9]通过GTS程序模拟现场条件，研究浅埋采空区地层受列车振动荷载扰动，发现在列车行进过程中，应力逐渐在覆岩上方集中，最大位移发生在采空区上...
