【摘要】：垂直節(jié)理在黃土層中發(fā)育極為普遍,是黃土的主要特征之一,與之相關(guān)的力學(xué)性質(zhì)研究業(yè)已廣泛開展。通過采用AutoCAD、Ansys、FLAC~(3D)聯(lián)合建模的方法,構(gòu)建了黃土地區(qū)近水平煤層開采沉陷遍布節(jié)理模型,以大貝峁煤礦為研究區(qū)域,開展了地表開采沉陷背景下黃土及其垂直節(jié)理在受擠壓、受拉、抗剪與塑性破壞狀態(tài)的模擬研究,剖析了黃土含水量變動(dòng)引發(fā)的黃土節(jié)理力學(xué)參數(shù)的變化機(jī)理,建立了含水量與抗剪強(qiáng)度的數(shù)值映射關(guān)系,進(jìn)而得出由含水量變動(dòng)引發(fā)的黃土節(jié)理抗剪強(qiáng)度與剪脹性的協(xié)調(diào)變動(dòng)機(jī)制。研究表明:黃土節(jié)理的性狀對(duì)整體黃土覆蓋層沉陷的影響顯著;而含水量作為改變黃土性狀的重要驅(qū)動(dòng)因素,直接引發(fā)其抗剪強(qiáng)度與剪脹性按照特定機(jī)制協(xié)調(diào)變化,從而影響地面沉陷結(jié)果。
【圖文】：

侵擔(dān)囡酜蚴?巖土體中節(jié)理的存在會(huì)助長(zhǎng)其剪脹特性。表3數(shù)據(jù)將根據(jù)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，建立一組力學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果值之間的映射關(guān)系。3結(jié)果與分析3.1開采區(qū)M－C與U－J模型3.1.1M－C模型分析對(duì)大貝峁煤礦做過的調(diào)查、監(jiān)測(cè)與預(yù)計(jì)工作顯示:主采煤層5－1煤層可采厚度1.48～4.00m，平均3.46m，采用長(zhǎng)臂式采煤法采煤，全部垮落法管理頂板，采煤可造成地面不同程度的塌陷，最大值可達(dá)2.40m。模型中回采工作面200m，開切眼X=350m，，掌子面X=550m，一次性全部開采，垮落法管理頂板，計(jì)算結(jié)果導(dǎo)出借助tecplot繪制，如圖2所示。圖2沉陷盆地M－C模型垂直位移等值線圖Fig．2ContourmapofthesubsidencebasinM-Cmodelverticaldisplacement計(jì)算結(jié)果顯示:①工作面回采煤層厚度為3.32m，地表最大下沉值為2.39m，即下沉系數(shù)0.719，與煤礦基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合概率積分法預(yù)計(jì)的開采沉陷最大值基本一致;②回采煤層后，模型頂板已與底板相接觸，實(shí)現(xiàn)了頂板全陷的最終過程，盆地呈“盤”形，表示沉陷盆地已經(jīng)進(jìn)入超充分采動(dòng)階段;③煤礦基于實(shí)際數(shù)據(jù)的沉陷預(yù)計(jì)參數(shù)中主要影響角正切值為2.21，模型中根據(jù)地表10mm下沉值［20］作為界線所求得的主要影響角正切值為2.36，相差僅0.15，即相差6.36%，由反正切函數(shù)求得角度值相差1.385°，即相差2.07%。結(jié)合以上3點(diǎn)，煤層開采所形成的沉陷盆地當(dāng)下沉系數(shù)、主要影響角正切與開采條件相同的情況下，根據(jù)概率積分法相關(guān)理論與公式可知，所形成的沉陷盆地形態(tài)相同，即該模型可基本展現(xiàn)大貝峁煤礦頂板巖土體的變形特征。大貝峁煤礦的采深采厚比為6～25＜30，其將會(huì)對(duì)地表造成嚴(yán)重破壞，沉陷盆地隨工作面推進(jìn)將會(huì)很快進(jìn)入充分采動(dòng)階段。3.1.2U－J模型分析按照表3中初始力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如圖3

蟮玫鬧饕

本文編號(hào)：2586664