近几年,国内外的城市道路和地基塌陷事故发生频繁,严重威胁到了人民的生命安全和正常生活。系统分析地下空洞的形成原因及力学机理,对检测道路塌陷隐患并预防类似事故的发生具有重要的工程意义。本文依托天津市交通运输科技发展计划项目(2016A-02-01),针对天津滨海地区的土质特点,借助FLAC3D有限差分软件对有埋地管道和地下空洞的土体进行力学分析,综合分析了地下空洞的空间位置及尺寸、土质状况及力学参数和其他外部影响因素对空洞和道路结构稳定性的影响,并总结出判断地下空洞稳定性的方法,为实际工程应用提供技术指导。主要研究内容如下:(1)基于已有的事故分析研究报告,分析了城市道路路基塌陷事故的原由,依据极限平衡理论,推导出了空洞要保持稳定状态的极限跨径公式;(2)利用FLAC3D软件,对建立模型用到的参数取值进行了分析,选取合适的本构模型,边界条件、初始条件与接触条件,并对形成空洞后的土体进行力学分析,给出空洞失稳和地面结构失稳的判断条件;(3)采用控制变量的方法定量分析了地下空洞的上覆土层厚度、空洞的高度和空洞的水平半径对空洞稳定性和地面结构安全性的影响;(4)由于土的力学参数较多,首先分析了重度、压缩模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角对空洞稳定性影响的灵敏度,其次分析了灵敏因子对地面结构安全性的综合影响;(5)分别分析了埋置管道的物理参数、路面结构和车辆荷载等其他外部荷载对地面结构安全性的影响;(6)结合现有的无损检测技术手段和工程实例,总结出判断地下空洞稳定性和道面结构安全性的方法。