采空區(qū)架空輸電線路安全性評估及預(yù)防技術(shù)研究.pdf

1、針對日益增加的采空區(qū)及其對架空輸電線路危害開展系統(tǒng)的研究，分別對采空區(qū)勘探技術(shù)、地基變形和沉陷規(guī)律，由此而產(chǎn)生的電線應(yīng)力、電氣距離的變化，以及對電線振動與疲勞壽命的影響進(jìn)行了深入研究。提出了架空線路的導(dǎo)線、避雷線安全性評估的方法，制定出了安全性評估標(biāo)準(zhǔn)、安全性預(yù)防技術(shù)。 通過勘探技術(shù)研究，在理論上成功研究了m×n矩陣的測量數(shù)據(jù)反演理論計(jì)算方法，為采空區(qū)高密度電法準(zhǔn)三維勘探技術(shù)研究提供了理論依據(jù)，解決了二維結(jié)構(gòu)剖面不能提供采空區(qū)空

2、間分布的問題。 在采空區(qū)架空輸電線路研究領(lǐng)域，首次應(yīng)用力學(xué)分析和計(jì)算方法，系統(tǒng)、定量地研究了采空區(qū)圍巖變形規(guī)律，對“三帶理論”進(jìn)行了定量論述，建立了宏觀規(guī)律與定量預(yù)測之間的聯(lián)系。其中，將彈塑性本構(gòu)模型求解方法應(yīng)用于工程計(jì)算，克服了廣泛應(yīng)用的物理力學(xué)模型計(jì)算過于復(fù)雜、數(shù)學(xué)模型不能反映巖體物理力學(xué)本質(zhì)的缺點(diǎn)。深入研究地基變形與地質(zhì)結(jié)構(gòu)、覆巖參數(shù)、采礦規(guī)模、開采方式和頂板管理等影響因素的關(guān)系，對定量描述影響因數(shù)進(jìn)行了敏感度分析，得出了

3、對地表沉降位移量的影響程度依次為：煤層厚度、煤層深度、彈性模量、內(nèi)聚力和摩擦角。 以耐張段為研究單元，深入研究了空輸電線路受地基變形影響桿塔基礎(chǔ)、桿塔受力變形，架空線的應(yīng)力和弧垂的變化，以及由此引起的導(dǎo)線對地和桿塔電氣距離的變化規(guī)律。得出：(1)垂直下沉一般下降高度略大于垂直下沉的50％；(2)水平位移對桿塔附加力很大，直線桿塔對架空線水平張力影響也很大，附加力最大的作用是移動桿塔，離位移桿塔越遠(yuǎn)越小，作用于架空線附加力主要集中

4、在相臨5檔內(nèi)，對耐張、轉(zhuǎn)角、終端等承力桿塔影響較大；(3)傾斜對直線桿塔對架空線張力影響不大；對耐張、轉(zhuǎn)角、終端等承力桿塔影響較大，對桿塔穩(wěn)定性影響較大；(4)地基曲率變化對桿塔影響較大。 針對采空區(qū)地基變形對架空輸電線路線路電線應(yīng)力影響，以及內(nèi)蒙古地區(qū)多沙漠和草原的地形和氣候特點(diǎn)，進(jìn)行了導(dǎo)線、避雷線應(yīng)力變化對疲勞壽命的現(xiàn)場試驗(yàn)，得出了多微風(fēng)氣候條件下的開闊地區(qū)架空電線阻尼線防振優(yōu)于防振錘防振效果，應(yīng)力嚴(yán)重影響電線疲勞壽命，通過

5、對松弛電線經(jīng)濟(jì)性與安全性對比，得出在北方內(nèi)陸的低溫多微風(fēng)氣候條件下的平坦闊地區(qū)架空電線適度松弛。建議線路設(shè)計(jì)平均溫度的選取應(yīng)考慮。 以上述研究成果為依據(jù)，提出了采空區(qū)運(yùn)行架空輸電線路電線安全性評估標(biāo)準(zhǔn)和針對采空區(qū)線路出現(xiàn)的各種破壞提出一系列相應(yīng)的改造措施，其中包括“連續(xù)可調(diào)聯(lián)體梁基礎(chǔ)”、“帶電更換任意段技術(shù)”和“電桿裂紋帶電修補(bǔ)技術(shù)”等階段性研究成果。以上研究成果在烏海采空區(qū)220KV伊臨線＃48～＃50的改造工程得到了驗(yàn)證，表