荷载作用下老采空区地表移动规律的试验研究

利用相似材料模拟试验动态模拟采空区形成过程,当采煤结束且采空区基本稳定后,通过在采空区的不同位置逐级加荷载来分析研究老采空区地表的移动和变形规律。试验结果表明:(1)加载后地表各参数的残余变形均有所增加,其最大残余变形值基本发生在采空区两侧;(2)荷载越大,地表的残余变形越大;(3)荷载布置在采空区两侧比布置在中央引起的残余变形要大;(4)采深采厚比越小,地面荷载对采空区的扰动影响越大。并列举工程实例对试验结果进行了初步验证。     

下伏采空区对地表高速公路变形影响研究

为了研究下伏采空区对地表高速公路变形影响,采用现场监测、数值模拟和正交试验分析手段对下伏采空区对地表高速公路影响进行了研究。得出结论:1随着采空区倾角不断增大和随着深厚比的增加,高速公路的残余沉降变形量及变形范围呈逐渐减小趋势;2充填程度越好控制变形能力也就越强,对地表高速公路的影响也就越小,而达到一定充填度时一味增加充填量,对于地表残余变形的控制差异不会太大。3通过正交试验分析得出影响显著性由大到小为采空区倾角、深厚比、充填程度。     

采空区建筑地基稳定性评价研究

以东方龙泉建筑工程为例，基于刚体极限平衡原理。采用力学分析方法确定了建筑荷载作用下采空区上覆岩层的临界厚度．同时。由现场勘察和地质资料，建立了采空区场地的工程地质模型和三维数值模型，应用FLACm揭示了采空区场地在自重场下和建筑荷载作用下的三维应力场、位移场和破坏场的变化特征。分析了地表残余变形倾斜值、最大水平位移及曲率等，对采空区场地地基进行了稳定性评价。得出谊场区在建筑物荷载作用下采空区地基处于稳定性状态．该评价方法对类似工程有重要指导意义和借鉴价值．图6，表1，参7．     

煤矿采空区场地工程建设适宜性分析

采用钻探探查、InSAR技术分析、剩余变形理论计算和荷载影响深度计算等方法,对煤矿采空区场地的覆岩特征、地表剩余变形对工程建设影响程度和工程荷载引起采空区活化程度进行了计算和分析.结果表明,该采空区导水裂隙带发育高度平均值为42.8 m,局部仍存在未完全塌陷的采空空洞;研究区地表变形已进入衰退期,当未进行大规模工程建设时,地表会一直保持稳定状态;当研究区堆载高度超过255 m后将引起采空区局部活化,随着堆载高度的进一步增加,采空区活化面积将进一步加大,当堆载高度至280 m时,将引起场地采空区的大面积活化.为保障工程建设和生产运营的安全,一般将对采空区采取灌浆充填等措施进行工程治理,经检测合格后方可进行工程建设.     

彬长生产服务区下采空区稳定性评价研究

针对彬长生产服务区建筑群受采空区影响问题,应用数值模拟计算、覆岩变形理论分析方法,结合地表监测成果,综合计算分析了建筑群下107工作面综放开采采空区稳定性及其对建筑物的影响,分析结果表明,107工作面开采属于非充分采动,覆岩中洛河组、宜君组坚硬厚岩层对地表移动变形具有控制性的作用,由于坚硬关键层的整体变形作用,使得地表水平移动范围大于沉陷范围,地表建筑群下采空区已基本稳定.应用影响函数预计模拟方法预计分析了地表剩余移动变形,表明地表移动盆地已经处于基本稳定状态,地表剩余移动变形对建筑物影响很小.研究结果为彬长生产服务区建筑群下开采沉陷灾害治理提供了可靠地依据.     

动力扰动作用下采空区公路稳定性

为研究动力扰动作用下采空区公路的稳定性,以辽宁凤城某采空区公路为研究对象,基于弹性板理论,建立了交通载荷和自重应力共同作用下的采空区顶板—煤柱突变力学模型,根据此模型分析了交通载荷对采空区公路安全稳定性的影响,并采用FLAC3D软件对地震和采动耦合作用下的采空区路基稳定性进行了数值模拟.研究结果表明:建立的力学模型能够准确地描述交通载荷和自重应力作用下的采空区顶板—煤柱的变形特征,在单一交通载荷作用下该采空区顶板未出现大面积冒落和采空区公路塌陷;在地震和采动耦合作用下,该公路出现了较大的下沉和水平移动,顶板失稳,采空区受到地震载荷作用下出现了"活化",诱发上覆岩层的移动和变形;公路将出现塌陷坑和拉伸裂缝,道路中心线出现了偏移,对道路安全影响较大.     

列车动荷载影响下深基坑支护结构变形及隔离桩隔振效果研究

随着城市轨道交通迅速发展,深基坑工程在已运营地铁旁施工已较为常见。为研究列车动荷载作用下深基坑支护结构变形规律以及评价隔离桩的隔振效果,以武汉市华中科创产业园超大深基坑工程为背景,采用激振力函数模拟计算列车动荷载,通过FLAC3D有限差分软件模拟分析列车动荷载以及隔离桩对深基坑支护结构变形的影响,并将现场监测数据与数值结果对比分析,验证数值模拟方法的可靠性。研究结果表明：激振力函数模拟列车动荷载输入数值模型得到的基坑支护结构变形规律与现场实测基本一致;列车动荷载对基坑支护结构变形影响较小,列车动荷载作用下地表沉降和围护桩变形各增加了1.3mm、3.6mm;隔离桩对列车动荷载具有较好的隔振作用,使地表沉降和围护桩变形分别减小了28%、6.8%。研究成果具有一定的实际推广价值,能为类似工程提供参考。     

动荷载作用下采空区地基稳定性分析

安太堡露天矿东北角的井阳煤矿开采造成了大面积的地下采空区,为避免施工设备陷入采空区,须研究地面施工时动荷载对采空区的影响。本文按照时间顺序把该采空区划分三个区域,通过数值模拟计算分析了在动荷载作用下采空区内的变形、塑形破坏和应力分布状况,并对采空区上方施工安全性作出评价,最后提出采空区地基的处治对策。     

深部老采区残余沉降预计方法及其应用

废弃老采空区上方地表残余沉降预测是新建建筑物抗变形结构设计的基本依据。根据长壁老采空区破裂岩体结构特点和活化机理，深部长壁老采空区的活化沉降特征主要表现为残留空隙的再压密，地表残余沉降呈现中部大、边缘小的似盆形连接分布特点。在此基础上，建立了深部长壁采空区上方地表残余沉降预测的随机介质模型。结合在长壁老采空区上方建设的徐州某工业园工程实例，对厂区地表残余沉降和变形分布进行了预测，预测结果已成为各类建筑物抗变形结构设计的基本依据。     

地表荷载对地铁车站箱体影响实测及有限元分析

对天津地铁1号线西站车站及隧道在地表荷载作用下产生的沉降进行了现场监测和有限元分析,由于变形缝的存在使结构沉降表现为非连续性;地表荷载下基底土体产生塑性应变导致卸荷后结构仍存在不可恢复的残余变形;侧向地表荷载会导致结构产生较大的倾斜差异沉降并使结构扭转。在此基础上研究了地表荷载位置、结构埋深因素对于存在变形缝的地铁结构箱体变形的影响。结果表明：变形缝的存在会削弱结构刚度、加剧结构沉降以及结构间的差异沉降,并且不同荷载位置下结构的沉降特点也各不相同。此外,对于浅埋结构,荷载位置距结构越远,结构的变形越小,且结构埋置越深地表荷载对结构的影响也越小。     

中国既有隧道下伏煤矿采空区问题研究现状及进展

随着国家交通建设的飞速发展,铁路、公路等线状工程中的隧道将不可避免地要穿越煤矿采空区.采空区上覆岩体的位移和变形直接影响既有隧道结构的整体稳定性,采空区沉降过大时,将导致隧道衬砌开裂、掉块、路面下沉,严重危及行车安全.现对目前隧道下伏煤矿采空区病害的研究进展进行综合评述,在回顾以往研究成果的基础上,对现有研究工作进行深入剖析,分析其存在的问题和局限性.基于当前的技术水平,结合工程实践,对既有隧道下伏采空区病害的探测手段、产生机理和治理方法进行技术展望.     

围岩性质对采空区地基稳定性的影响

为了研究围岩性质对采空区建筑物地基稳定性的影响,通过数值模拟的方法分析单一岩层和复合岩层这两种模型.结果表明:在单一岩层中,随着上覆岩层硬度的增加,地表下沉及水平移动值会减小,大变形区(集中变形)范围都变小,破坏程度相应减小,但当上覆岩层为坚硬岩层时、其它条件相同时,上覆岩层硬度的增加,对采空区地基的稳定不利;在复合岩层中,上硬下软型的各地表移动和变形值都要比上软下硬型的小;但从塑性区状态图上看,在岩层内部上硬下软型的破坏程度更大,在软硬岩层界面更易产生顺层面离开的离层裂隙,因此上硬下软型的岩层组合对采空区地基的长期稳定不利.     

热处理方式对残余磁场强度的影响

为了解不同热处理方式下铁磁材料的残余磁场强度变化规律，分别在弹性和塑性变形阶段对其进行了单轴拉伸试验。结果表明，在弹性阶段。随着拉伸载荷的增加。残余磁场强度和标准差都是减小的。在同一拉伸载荷作用下，调质热处理试样的残余磁场强度最大。退火试样次之，无热处理试样的最小；在鞭性变形的初始阶段，试样表面的残余磁场强度没有规律町循。当颦性变形较大时，试样表面各点处的残余磁场强度幅值波动很小，其均值和标准差几乎不再变化。可以根据铁磁材料残余磁场强度和标准雉的变化情况判断其是否承受过冲击载荷或大载荷，是否发生了塑性变形。     

天池矿102综放孤岛工作面以风治火技术

 为了防治天池煤矿15#煤层102 综放孤岛工作面采空区煤炭自燃发火,基于采空区自燃“三带”划分标准和数值模拟的方法,采用流体力学COMSOL 计算软件,研究了工作面不同进风量时采空区氧化升温带的变化规律,确定了氧化升温带的范围,得到工作面供风量与氧化升温带宽度的拟合曲线。通过现场实践,研究了加强封堵和均压等以风治火技术对103 回风闭墙采空区CO 体积分数的影响。研究结果表明,U+I 型102 工作面采空区自燃发火主要是由采空区漏风引起;氧化升温带宽度随着工作面供风量的增加而增加;均压后,103 回风闭墙采空区的CO 体积分数由最开始的超过20×10^-6降至5×10^-6。在102 综放孤岛工作面的现场实践表明,运用以风治火技术防治天池煤矿采空区遗煤自燃是可行的,对于类似综放孤岛工作面防止遗煤自燃有一定借鉴意义。     

围岩性质对采空区稳定性的影响分析

建立采空区数值模型,采用FLAC3D计算L了采空区变形、应力、塑性区分布情况,在采空区顶部产生较大位移,为采空区冒落带,而在采空区水平方向两侧则有较大应力集中区。对采空区围岩的各因素进行了敏感性分析,给各因子赋予了权重值,为采空区的治理工作提供了必要的参考。     

高速公路连接线通过某煤矿安全评价

为了对高速公路连接线经过煤矿采空区的稳定性和危害性作出评价,运用概率积分法预计了地表移动和变形,结果表明,该高速公路连接线地表最大下沉值、地表最大倾斜值、地表最大曲率值、地表最大水平移动值和地表最大水平变形值均不能满足地表建筑物不产生破坏的标准,因而在在该采空区附近修建高速公路连接北线不能保证公路工程的安全,必须进行工程治理。     

老采空区破裂岩体变形性质研究

废弃采空区破裂岩体变形是导致地表沉陷的主要原因。根据长壁采空区及其覆岩中采动次生结构面和结构体特征,将长壁采空区覆岩结构划分为四种类型。通过岩石碎胀与压实试验和相似材料模拟试验,研究了采空区破裂岩体碎胀与压密特征,指出了长壁采空区破裂岩体碎胀系数分布规律。     

庞庄煤矿采空区“三带”范围确定及防灭火技术研究

针对庞庄矿7431综放工作面实际情况,沿采空区倾向布置4个测点,对采空区气体成分进行测定,采用三次样条插值的方法,按O2、CO浓度确定采空区"三带"的宽度、具体范围及遗煤处于氧化带的时间,最后根据"三带"范围确定了现场防灭火技术的实施工艺,有效防治了采空区遗煤自燃,保证了工作面的安全回采。     

基于Matlab采空区自燃“三带”数据处理的研究

为了更好的划分采空区＂三带＂宽度,采用Matlab软件对束管检测数据进行处理,在基于氧浓度指标法前提下采用残差图剔除不可靠点后二维曲线的精确拟合计算方法以及采空区走向、倾向、氧浓度的三维等值线法直接观测＂三带＂范围。两种方法相互验证,最终通过应用Matlab软件的精确处理,得出采空区最大氧化带宽度为：30.4～158.95 m;最小氧化带宽度为：32.17～158 m。