【摘要】：在我國華北、華中許多礦區(qū),地表松散層厚度較大,其開采沉陷規(guī)律與一般地質(zhì)采礦條件下存在很大的差異性,主要是由于松散層土體不同于巖石的特殊物理力學(xué)性質(zhì)。針對巨厚松散層下開采地表沉陷規(guī)律的特殊性,采用土工試驗(yàn)、數(shù)值模擬與理論分析相結(jié)合的方法,進(jìn)行了巨厚松散層力學(xué)性質(zhì)及其對地表沉陷影響研究。取焦作礦區(qū)地表粘性土,制作成不同含水量、干密度的重塑土試樣,在不同的圍壓下進(jìn)行室內(nèi)三軸剪切試驗(yàn),研究了含水量、干密度和圍壓三個(gè)因素對粘性土抗剪強(qiáng)度的影響,得到各個(gè)試樣破壞過程的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線及其抗剪強(qiáng)度,并繪制抗剪強(qiáng)度包線,求得對應(yīng)試樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力,獲得了焦作礦區(qū)粘性土的內(nèi)摩擦角范圍8.1°~24°,內(nèi)聚力范圍19.2kPa~82.4kPa;以趙固一礦巨厚松散層覆蓋下11011工作面的采礦地質(zhì)條件為原型,結(jié)合三軸剪切試驗(yàn)得到的該礦區(qū)粘性土的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力范圍,設(shè)計(jì)了12種數(shù)值模擬方案,研究了不同松散層厚度、松散層內(nèi)摩擦角和松散層內(nèi)聚力對地表移動的影響,并將數(shù)值模擬結(jié)果與該礦11011工作面地表移動實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,模擬結(jié)果與實(shí)測值相吻合,驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的合理性;依據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果,對巨厚松散層下開采時(shí)松散層土體的壓縮現(xiàn)象進(jìn)行了機(jī)理分析,土體存在壓縮現(xiàn)象且隨著松散層厚度的增加壓縮量增大,土體壓縮下沉量是該條件下地表下沉偏大的主要因素。本文從土體力學(xué)性質(zhì)出發(fā),將土工試驗(yàn)與巨厚松散層下開采地表移動結(jié)合起來,研究成果對巨厚松散層下開采地表沉陷規(guī)律進(jìn)行了補(bǔ)充和擴(kuò)展,具有一定的理論價(jià)值和指導(dǎo)意義。
【圖文】：

（3）將礦上實(shí)測地表移動數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果對比，驗(yàn)證數(shù)值模擬的合理性并依據(jù)數(shù)值模擬和土工試驗(yàn)結(jié)果，對松散層土體內(nèi)部壓縮現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析，對厚松散層下開采地表沉陷機(jī)理進(jìn)行了探討。1.4 技術(shù)路線根據(jù)研究內(nèi)容，本論文采用土工試驗(yàn)、數(shù)值模擬以及理論分析相結(jié)合的方法首先進(jìn)行焦作礦區(qū)地表粘性土三軸剪切試驗(yàn)，探討含水量、干密度和圍壓的對粘性土抗剪特性的影響，得到土體內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力范圍，為下一步的數(shù)值模擬提供依據(jù)，然后以趙固一礦 11011 工作面為原型，設(shè)計(jì) 12 種方案，利用 FLAC3D數(shù)值模擬軟件，對不同松散層厚度、松散層內(nèi)摩擦角及內(nèi)聚力對厚松散層下開采地表沉陷的影響進(jìn)行研究，最后對厚松散層土體內(nèi)部壓縮現(xiàn)象，結(jié)合三軸剪切試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行理論分析，探討了巨松散層下開采地表沉陷機(jī)理。技術(shù)路線如下圖 1-1 所示：

法采用不固結(jié)不排水試驗(yàn)(UU)，即在試驗(yàn)過程中中也不讓其排水，測定土樣在不同干密度、不同，研究粘性土在三軸剪切條件下的抗剪特性。及試驗(yàn)步驟由于在施加軸向載荷時(shí)的方式有所差別，因此，，、應(yīng)變控制式兩種，目前，國內(nèi)在進(jìn)行土工三軸剪切儀。試驗(yàn)儀器為 SLB-1 型應(yīng)力應(yīng)變控制式三軸剪切主要由以下幾個(gè)部分組成：
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD313

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2637985