【摘要】：地下開采引起的覆巖及地表的移動(dòng)變形是一個(gè)隨時(shí)間和空間變化的復(fù)雜的、非線性的過(guò)程。隨著工作面的不斷推進(jìn),地表沉陷區(qū)的建(構(gòu))筑物要經(jīng)歷一個(gè)由動(dòng)態(tài)至靜態(tài)的移動(dòng)變形過(guò)程,動(dòng)態(tài)變形的影響雖然是臨時(shí)性的,但建(構(gòu))筑物的結(jié)構(gòu)一旦被破壞,其安全性將很難保障。因此,開采過(guò)程中地表動(dòng)態(tài)移動(dòng)變形的準(zhǔn)確預(yù)計(jì)對(duì)預(yù)防和減輕采動(dòng)損害、確保地表建(構(gòu))筑物的安全運(yùn)行等具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際指導(dǎo)意義。本文在綜合分析國(guó)內(nèi)外開采沉陷動(dòng)態(tài)預(yù)計(jì)理論和方法研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,從實(shí)測(cè)沉陷資料、物理力學(xué)、數(shù)值計(jì)算等角度對(duì)開采沉陷動(dòng)態(tài)預(yù)計(jì)方法進(jìn)行了研究和總結(jié);從模型的曲線形態(tài)和沉陷的物理過(guò)程兩方面對(duì)描述地表沉陷區(qū)觀測(cè)點(diǎn)的各下沉?xí)r間序列函數(shù)進(jìn)行比較分析,指出Weibull時(shí)間序列函數(shù)可較準(zhǔn)確的擬合地表點(diǎn)的沉陷過(guò)程;對(duì)開采沉陷的負(fù)指數(shù)預(yù)計(jì)方法的推導(dǎo)過(guò)程及預(yù)計(jì)參數(shù)的物理意義做了進(jìn)一步的研究。根據(jù)主斷面動(dòng)態(tài)沉陷曲線模型建立的一般形式,將Weibull時(shí)間序列函數(shù)與負(fù)指數(shù)預(yù)計(jì)函數(shù)相結(jié)合,建立基于Weibull時(shí)間序列函數(shù)與負(fù)指數(shù)法的地表動(dòng)態(tài)沉陷預(yù)計(jì)模型,并進(jìn)行了實(shí)例的驗(yàn)證和分析。具體得出以下成果:(1)開采沉陷的負(fù)指數(shù)函數(shù)法適用于近似矩形工作面開采時(shí)的地表移動(dòng)和變形的預(yù)計(jì),其預(yù)計(jì)參數(shù)的選取與覆巖性質(zhì)及實(shí)測(cè)地表沉陷資料密切相關(guān),預(yù)計(jì)結(jié)果更接近地表沉陷的真實(shí)狀況,且在表示對(duì)于拐點(diǎn)不呈反對(duì)稱的實(shí)際下沉曲線上具有更大的靈活性。(2)Weibull時(shí)間序列函數(shù)在描述地表觀測(cè)點(diǎn)沉陷的動(dòng)態(tài)過(guò)程時(shí),不僅能較好地?cái)M合下沉?xí)r間(w-t)曲線,而且由此推出的速度時(shí)間(v-t)曲線和加速度時(shí)間(a-t)曲線也能很好地符合地表沉陷隨時(shí)間變化的物理過(guò)程,并利用最小二乘擬合法求取模型參數(shù)。(3)基于Weibull時(shí)間序列函數(shù)與負(fù)指數(shù)函數(shù)預(yù)計(jì)法,分別建立了地表沉陷區(qū)充分采動(dòng)走向主斷面、非充分采動(dòng)走向和傾向主斷面的地表動(dòng)態(tài)沉陷負(fù)指數(shù)法預(yù)計(jì)模型(包括下沉、傾斜、曲率、水平移動(dòng)和水平變形),并對(duì)模型進(jìn)行深入分析。(4)將基于Weibull時(shí)間序列函數(shù)與負(fù)指數(shù)法的地表動(dòng)態(tài)沉陷預(yù)計(jì)模型進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證和分析,通過(guò)模型預(yù)計(jì)結(jié)果與實(shí)測(cè)地表沉陷數(shù)據(jù)的對(duì)比分析,得出預(yù)計(jì)相對(duì)誤差在限差范圍以內(nèi),證明了模型的合理性和有效性,為實(shí)現(xiàn)礦區(qū)地表動(dòng)態(tài)沉陷預(yù)計(jì)提供參考。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD327

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本文編號(hào)：2545908