【摘要】：高壓輸電線路作為遠(yuǎn)距離電力輸送的主要渠道,線路運行時要求安全可靠、萬無一失。深厚回填場地由于回填范圍廣、回填深度大,回填區(qū)在自重應(yīng)力及大面積回填土的壓力作用下將會產(chǎn)生大幅度沉降,地表變形尤為復(fù)雜。對輸電線路途經(jīng)深厚回填區(qū)的變形進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測,分析未來的地表變形規(guī)律,研究鐵塔的穩(wěn)定性,對輸電線路的穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)的分析與評價,都是亟待解決的問題。本文以鄂爾多斯典型露天回填場地為背景,對深厚回填區(qū)地表變形及其對輸電鐵塔的影響進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下。本文對鄂爾多斯地區(qū)某露天礦的回填材料進(jìn)行了基本土工試驗,測取了回填材料試樣的密度、含水率、抗剪強度、最大干密度等工程特性參數(shù),得到了回填土的基本力學(xué)性能。并通過室內(nèi)承壓板試驗,研究了回填土地基的壓實系數(shù)、承載能力與沉降量的關(guān)系。本文采用FLAC~(3D)有限元軟件建立了典型回填場地模型,分析了不同深度的回填區(qū)地表變形規(guī)律。分析回填區(qū)縱向中軸線上的變形結(jié)果表明,在不同回填深度下,回填區(qū)整體地表變形規(guī)律類似,地表豎向下沉呈U型對稱分布,最大沉降值隨著回填深度的增大線性增長。同時,地表傾斜變形呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,曲率變形則會發(fā)生方向的改變,地表水平位移值變化較復(fù)雜,邊緣處水平位移呈波動變化,中間區(qū)域變化則較為平緩。采用FLAC~(3D)有限元模擬方法,研究了不同回填層材料性質(zhì)參數(shù)及回填場地材料性質(zhì)參數(shù)對地表下沉的影響。分別獲得了在常見取值范圍內(nèi)彈性體積模量、彈性切變模量、密度等土(巖)層物理力學(xué)參數(shù)對地表下沉的影響規(guī)律。采用ANSYS有限元模擬方法,研究了不同地表變形作用(11中地表變形工況)對輸電鐵塔內(nèi)力、變形及破壞形態(tài)的影響規(guī)律,獲得了輸電鐵塔在不同地表變形作用下的極限支座變形值,為輸電鐵塔在地表變形作用下的安全性評價提供參考。對輸電鐵塔的極限支座位移值進(jìn)行折算地表水平變形,并與回填場地的模擬結(jié)果進(jìn)行對比,同時在特殊變形點設(shè)置虛擬鐵塔,分別分析了輸電鐵塔在回填場地最不利位置處桿件內(nèi)力變化情況�？紤]輸電線路的不利布置,分析了不均勻沉降對導(dǎo)線布置的影響。
【圖文】：

煤炭作為我國的第一大能源，需求量相當(dāng)大。內(nèi)蒙古等省的許多煤炭產(chǎn)區(qū)采用的是露天開采，采后進(jìn)行大面積回填。典型的露天開采場地如圖1-1所示，其平面跨度超過2000米，深度超過200米。由于礦區(qū)運營時生產(chǎn)規(guī)模大、開采范圍廣，因此在對礦區(qū)改造時，會面臨一些回填區(qū)域大、回填深度大等問題。圖1-1 深厚回填場地Figure 1-1 Deep Backfilling Site與此同時，隨著我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程的加快，以及交通路網(wǎng)、輸電線路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)密度的逐年增大，人們需要利用礦區(qū)有限的地域進(jìn)行城市改造和建筑，因此許多露天礦區(qū)經(jīng)回填后逐漸被列為工業(yè)和民用建筑場地，導(dǎo)致一些地區(qū)的道路、輸電鐵塔等建（構(gòu)）筑物不得不在回填區(qū)或穿越回填區(qū)而建。露天開采涉及范圍廣，因此建設(shè)高壓線路時，途經(jīng)回填區(qū)幾乎是一個不能回避的現(xiàn)實

還將受到地表“動態(tài)”變形的影響，即建（構(gòu)）筑物先受到地表拉伸（正曲率）變形的影響，隨著工作面的推進(jìn)，建筑物還會受地表壓縮變形的影響。其破壞過程如圖1-2所示。當(dāng)工作面推離建（構(gòu)）筑物的距離超過一定值時，建（構(gòu)）筑物又恢復(fù)原狀，結(jié)果只是產(chǎn)生整體垂直位移。因此，對于輸電線路，可以認(rèn)為只要單個鐵塔能夠承受上述開采過程中的地表動態(tài)變形，，地表的均勻下沉不會對單個鐵塔產(chǎn)生危害，但是對于整個輸電線路，單個鐵塔的下沉?xí)䦟?dǎo)致導(dǎo)線的應(yīng)力及鐵塔自身及相鄰鐵塔的應(yīng)力變化，對輸電線路的運行產(chǎn)生安全威脅。（2）地表傾斜引起的建（構(gòu)）筑物破壞地表傾斜對底面積小、高度大的建筑物或構(gòu)筑物如煙囪、水塔、高壓輸電鐵塔影響較大。地表的傾斜能使這些高聳構(gòu)筑物中心發(fā)生偏斜，引起應(yīng)力重新分配。（3）地表曲率引起的建（構(gòu)）筑物破壞地表曲率有正、負(fù)曲率之分。當(dāng)建筑物受到正或負(fù)曲率的影響時，其破壞特征如圖1-3所示。在地表負(fù)曲率影響下
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM75;TU433

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2710320