煤矿采空区地面场地稳定性三维数值模拟

应用MIDAS GTS NX软件建立采空区及覆岩三维数值模型,模拟煤矿开采及结束后采空区覆岩应力和位移分布,结合监测数据确定采空区地面场地的现状稳定性;然后在采空区地表施加拟建公路特大桥梁荷载,分析施加荷载后采空区覆岩的应力和位移变化,进一步分析采空区地面场地的稳定性,为在采空区地面的工程活动提供技术支持,降低工程建设成本。     

新建建筑荷载下采空区地基稳定性评价与分析

为评价采空区上方新建建筑物地基稳定性,以焦作市某矿区场地为实例,根据收集到的资料,采取实测钻探资料与理论公式相结合的方式来确定采空区覆岩破坏高度;针对不稳定的采空区地基,基于附加应力法,采用σz(附加应力)=0.10σcz(自重应力)的判别方法,来确定建筑物荷载的影响深度,并与σz=0.08σcz和σz=0.05σcz的判别标准相对应的建筑物荷载影响深度进行对比分析;同时,结合Hmin≥HL+HDz+D稳定评价方法,评价新建建筑荷载下采空区地基稳定性并确定建筑物层数。分析结果表明:在相同的判别标准下,随着楼层荷载的增大,荷载的影响深度也随之非线性增大;在不同的判别标准,相同楼层荷载下,当判别系数减小时,对应的荷载影响深度增加,安全系数增大,建筑物安全等级就越高。     

老采空区高层建筑物地基稳定性综合评价

以浅部多层采空区上拟建高层大厦地基稳定性系统评价为例进行研究.从采空区资料的收集入手,整理得出研究区的煤层分布、开采时间、开采区域和方法等;结合物探、钻探对采空区充填现状、分布区域、地层层序等进行了综合分析;在此基础上,建立了采空区场地工程地质模型应用有限元数值计算方法并结合HC≥HDZ+hmax稳定评价方法,对地基稳定性进行综合评价,得出在建筑物荷栽作用下采空区地基处于不稳定性状态,必须对其进行处理,并对地基的处理方法提出建议.该评价方法对类似工程具有重要的指导意义和借鉴价值.     

大型建筑垃圾堆填工程的现场试验分析

为了研究建筑垃圾的工程性质以及该种材料在荷载作用下的变形特性，探讨利用建筑垃圾作为地基处理方法的适用性，对建筑垃圾堆填工程进行了现场载荷试验和堆填过程中土压力、沉降、孔隙水压力等监测，探讨了大面积堆填工程的地基变形、孔隙水压力以及土压力等的变化发展规律以及稳定性控制标准．研究结果表明，建筑垃圾是一种散粒状结构体，在荷载作用下与一般土体相比，表现出小变形特性和时效性．利用建筑垃圾本身的工程特性进行地基处理，按提出的沉降、侧向位移控制标准，同时严格控制堆填速率，是进行软土地基大面积堆填工程的有效措施．     

煤矿采空区建筑地基稳定性评价

淮北市拟在煤矿采空区上兴建居住区,由于受煤层开采的影响,拟建地区地表均产生过大面积沉降,形成大范围塌陷区。在采空区上修筑建筑物的关键问题是对采空区建筑地基的稳定性评价问题。为保证该建设项目的质量和安全,需要分析采空区的稳定性及对该场地进行采空区地基稳定性评价,进而确定新建建筑物的可行性,为拟建工程提供科学的设计依据。     

采空区地表建筑地基稳定性模糊综合评价方法

应用模糊数学理论提出了采空区地表建筑地基稳定性综合评价方法,分析了采空区地表新建建筑地基稳定性的诸多影响因素,确定了评价因子,给出了主要因素的隶属度确定方法,采用层次分析法构造了评价目标的判断矩阵,合理地分配了各因素的权重,建立了模糊综合评价模型,给出了综合评价指数与采空区地基稳定性级别的对应关系. 应用三个实例对该方法进行了验证.     

交通荷载作用下隧道下伏采空区稳定性分析的实验研究

以离石—军渡高速公路师婆沟隧道下伏同德煤矿采空区为地质原型,采用相似材料模拟实验方法,研究了交通荷载作用下采空区覆岩移动及地表残余变形特征,依据有关标准评价了采空区的稳定性。实验结果表明:随着交通荷载的增加,采空区冒落带、裂隙带、弯沉带的残余下沉量和地表残余变形都呈不同程度地增大;交通荷载作用下的采空区岩体重新"活化",采空区处于不稳定状态,必须采取措施对采空区进行工程治理。该项研究为采空区地基处理、采空区上方构筑物布置及其抗变形结构设计提供了科学依据。     

废弃橡胶轮胎构造地基有限元分析

目的分析废弃橡胶轮胎构造地基在上部荷载作用下的受力性能,探索地基加固新方法,解决废弃橡胶轮胎构造地基应力传递问题.方法通过ABAQUS有限元软件建立废弃橡胶轮胎构造地基三维模型,研究不同空间构造形式、不同橡胶轮胎直径及不同水平置换长度对废弃橡胶轮胎构造地基附加应力分布、承载性能和位移场的影响,得到附加应力、荷载-位移、侧向位移分布规律曲线.结果废弃橡胶轮胎构造地基的承载性能远优于天然地基;不同空间构造形式和不同水平置换长度对废弃橡胶轮胎构造地基的受力性能影响较大;不同橡胶轮胎直径对废弃橡胶轮胎构造地基的受力性能影响较小.结论由于废弃橡胶轮胎对地基土的环箍效应,废弃橡胶轮胎构造地基能将上部荷载传递下来的应力均匀地扩散在构造地基内部,从而提高地基承载性能.     

小窑采空区浅埋巷道上覆岩土土钉加固分析

小窑采空区地表易产生较大的裂缝、台阶和陷坑。为保证小窑采空区地表拟建的建构筑物安全,提出小窑采空区浅埋巷道上覆岩土的斜土钉加固法。提出验算浅埋巷道上覆和侧壁岩土稳定性的解析法。该解析法立足于太沙基拱理论,利用"等效内摩擦角"的概念,将土钉对上覆岩土的加固作用考虑进来,并认为侧壁岩土的稳定性决定小窑采空区的整体稳定性。分别采用解析法和有限元强度折减法分析小窑采空区的稳定安全系数,两种方法的结果相互印证。在安排解析计算与数值模拟中采用正交试验设计法。结果显示,所提出的加固方法显著提高了小窑采空区的稳定安全系数,减小了小窑采空区地基竖向位移和局部倾斜。先施加上部荷载后开挖巷道小窑采空区的稳定安全系数,显著大于先开挖巷道后施加上部荷载的稳定安全系数;先开挖巷道后施加上部荷载所造成的地基竖向位移和局部倾斜,显著大于先施加上部荷载后开挖巷道所造成的地基竖向位移和局部倾斜。本加固法为防治小窑采空区地质灾害提供一种有效、节约资源、安全的地基处理方法。     

采空区地基稳定性评价初探

本文通过对山东淄川区北杨片区煤矿采空区拟新建建筑的地基勘察、物探资料进行分析,结合煤矿采空区的地质条件及工作经验,全面阐述了采空区新建建筑物地基稳定性评价方法,并提出采空区工程建设的注意事项及建筑措施。通过对这些问题的解决,对采空区地基稳定性进行了初探,为采空区的城市建设提供有益的参考。     

采空区赋存状态对邻域边坡稳定性的影响分析

为分析采空区赋存状态对边坡稳定性的影响,针对云南省镇雄县头屯村因煤矿地下采空区引起滑坡的实际案例,结合正交试验设计和MIDAS GTS/NX数值模型,基于敏感性分析思想,分析边坡应力场、位移场及其有效塑性区分布规律,研究采空区采深、采空区高度、采空区跨度和采空区距离边坡的水平距离4个因素3种水平的影响敏感性。研究表明：采空区采深因素是影响采空区稳定的重要因素,其次是采空区距边坡的水平距离、采空区跨度,影响最小的是采空区的高度因素。依据采空区形态及赋存状态要素的权重大小,利用多元线性回归方程,得出采空区对邻域边坡影响的极限状态方程,该研究成果可为矿山边坡稳定性分析及煤矿安全开采提供借鉴。     

急倾斜厚煤层采空区稳定性分析及注浆治理效果评价

以某急倾斜厚煤层采空区为对象.首先,通过数值模拟软件进行空区形成模拟,分析最大主应力与竖向位移特征,结合实测数据评价模拟的符合性.结果表明:空区上覆岩层偏向下山煤柱处、上山煤柱偏向下伏岩层处、上覆岩层与上山煤柱交汇处随着集中应力的减小而初期破坏减弱;空区下伏岩层偏向上山煤柱处、下山煤柱与下伏岩层交汇处、下山煤柱偏向上覆岩层处随着应力的增大而初期破坏增强;地表模拟与实际沉降量高度吻合,可以反映空区围岩实际情况.其次,进行空区煤柱失稳模拟,分析并评价围岩的稳定性.表明空区场地最大剩余沉降量为0.3～0.9 m,能破环建筑地基,空区围岩处于失稳状态.最后,模拟空区注浆充填治理,结合现场监测数据评价治理效果.表明现场与模拟监测点最终竖向位移差值在-2.3～8 mm范围,两者基本一致,注浆治理效果显著.可见注浆充填法能有效治理当地类似急倾斜厚煤层采空区失稳问题.     

动力扰动对采空区稳定性影响的离散元分析

 采用离散元程序对地下采空区进行动力扰动数值计算,通过改变扰动应力波峰值的大小,考查动力扰动强度的变化对采空区稳定性的影响,对模型分别静力和动力状态下进行了计算。结果表明,采空区开挖后,最大位移量2.98mm;施加动载荷后,最大位移量增至5.0mm,增幅与动载荷应力大小呈正比;围岩位移、最大主应力、最小主应力分布受动载荷影响较大,围岩应力发生二次分布,塑形区明显增大。分析结果表明,邵东采空区基本稳定,但应加强顶板、底板支护。为了避免采空区在外力扰动下产生灾害,给出了建议。     

红岭多金属矿复杂采空区稳定性

为确保矿山的正常安全生产和经济效益,以红岭多金属矿复杂采空区为例,针对遗留的大量采空区问题,进行稳定性研究。在现场监测数据基础上,通过数值模拟及K.B.鲁别涅依他公式法分别研究了空区间柱、顶板和上下盘围岩的稳定性,并与现场实际情况做对比分析。结果表明：将现场调查结果、数值模拟方法及经验公式分析方法相结合,对空区稳定性进行综合评判,全面地获得复杂采空区的稳定性情况以及潜在破坏区域,可更有效地指导工程实践,研究结果可为下一步矿山安全回采提供依据。     

三昌采石场复杂采空区群稳定性数值模拟研究

三昌采石场采空区具有规模大、数量多、空间关系复杂等特点,急需开展复杂采空区群稳定性课题的研究.在对采空区群及其开采环境现场调研的基础上,进行了现场点荷载试验与室内单轴抗拉、抗压强度实验,获得岩体力学参数.采用三维有限元方法对三昌采石场进行数值模拟,模拟结果表明:三昌采石场采空区稳定性偏低,部分空区顶板出现拉应力集中,有可能出现顶板冒落.根据分析结果,提出了相应安全对策,为矿山的安全生产起到指导作用.     

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。     

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.     

采空区开区注氮防灭火的数值模拟研究

用迎风有限元法求解了采空区气体渗流方程和氧气的渗流-消耗-弥散方程,用图象显示了注氮时采空区的流态、氧浓度分布变化的流体力学过程和注氮防灭火机理.注氮气能改变采空区的漏风流态,并以氮气等量抑制工作面向采空区的漏风,减少了向采空区的供氧.在采空区的入风隅角处顺流注氮,有利于氮气沿漏风流势移动.注氮流量与氧的惰化浓度线位置近似呈反比例关系.给出用数值模拟确定注氮流量的方法.图7,参8.     

ITOPSIS与PSF耦合的采空区稳定性综合辨析

为提高地下金属矿采空区辨析的客观性,提出ITOPSIS及PSF耦合的综合辨析方法.首先引入TOPSIS方法并加以改进,形成适用于整体辨析的改进的TOPSIS(ITOPSIS)模型:1引入区间值直觉模糊集(IVIFS)以提高定性属性量化描述的客观性;2改进相对贴近度公式,避免了不可区分现象;3针对引发逆序问题的两个因素分别提出绝对理想解及IFAHP定权;4构建了采空区整体稳定性ITOPSIS等级量化区间,并将ITOPSIS运用于某金属矿山.然后,将基于点安全系数(PSF)的数值分析运用于2#,4#采空区局部稳定性分析,由PSF曲线具象地洞悉采空区局部稳定状态.研究结果为更好地综合分析采空区稳定性提供思路.