本文關(guān)鍵詞：河南某煤礦采空區(qū)室內(nèi)模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 采空區(qū) 層次分析法 相似原理 室內(nèi)模型試驗(yàn) MIDAS/GTS

【摘要】：在對(duì)采空區(qū)沉陷的一般規(guī)律進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上,利用層次分析法(即AHP法)對(duì)開采沉陷的影響因子進(jìn)行了重要性排序;依據(jù)相似原理,以河南省某礦區(qū)地質(zhì)條件為原型,通過室內(nèi)模型試驗(yàn),對(duì)由煤層開挖引起的上覆巖層及地表的沉降變形規(guī)律進(jìn)行研究;并使用有限元軟件MIDAS/GTS對(duì)原型采空區(qū)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,以此為基礎(chǔ),分析不同開采工況對(duì)采空區(qū)“三帶”及地表變形分布規(guī)律的影響。取得的成果主要有:(1)通過AHP法對(duì)影響采空區(qū)沉陷的11個(gè)影響因子進(jìn)行重要性排序。可知:采動(dòng)程度(權(quán)重0.3028)、采高(權(quán)重0.1907)是最重要的兩個(gè)影響因子。(2)在相似原理的基礎(chǔ)上,開展了室內(nèi)模型試驗(yàn),包括:試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)、相似常數(shù)選取、相似材料選擇,模型開挖方案的確定、監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置方案、模擬開挖、數(shù)據(jù)記錄與分析等工作。結(jié)果表明:在煤層開挖過程中,(1)?(6)層的動(dòng)態(tài)觀測(cè)曲線形態(tài)是一致的,且隨著工作面推進(jìn)距離的增加,采空區(qū)上覆巖體內(nèi)部各點(diǎn)的沉降值也在逐漸增加;采空區(qū)中心位置處之上的沉降量較大,遠(yuǎn)離采空區(qū)方向沉降量逐漸減小;沉降趨于穩(wěn)定后,在深度方向上離采空區(qū)越近所達(dá)到的最大沉降值越大;最終所得地表沉降曲線較平緩,地表沉降最大值在采空區(qū)中心位置處的正上方,最大沉降值為0.451 mm,相當(dāng)于原型中的90.2 mm。(3)利用MIDAS/GTS建立原型采空區(qū)的三維模型,模擬煤層開采過程,并將物理模型試驗(yàn)的結(jié)果與其進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)構(gòu)建的數(shù)值模型及選取的參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證。并以此為基礎(chǔ),模擬不同開采工況,即采寬、采深、采高等影響因子的變化對(duì)沉陷規(guī)律的影響。結(jié)果表明:不同開采工況下地表沉降曲線的形態(tài)始終關(guān)于模型軸線,即采空區(qū)中央呈對(duì)稱分布,沉降最大值始終在采空區(qū)中心之上,遠(yuǎn)離采空區(qū)方向沉降值逐漸減小;采空區(qū)之上“三帶”的沉降量從大到小依次為:冒落帶、裂隙帶、彎沉帶;而在采空區(qū)兩側(cè)煤柱附近各帶的沉降量從大到小依次為:彎沉帶、裂隙帶、冒落帶;在采深、采高相同的情況下,隨采寬的增加,地表沉降范圍和程度均在增加。地表水平位移從采空區(qū)中心向兩側(cè)的變化是先增大后減小,且隨著采寬的增加,水平位移最大值的位置由采空區(qū)邊界逐漸向煤柱側(cè)移動(dòng);在采寬、采高相同的情況下,隨著采深的增加,即采動(dòng)程度的降低,地表下沉量和地表水平位移均減小,冒落帶、裂隙帶的沉降量略有增加,而彎沉帶的沉降量則變化不大。地表下沉盆地越來越平緩,受影響的覆巖范圍增加;在采寬、采深相同的情況下,當(dāng)開采高度到達(dá)某一臨界值時(shí),對(duì)地表沉降產(chǎn)生較大的影響。采高的變化對(duì)地表水平位移的影響不大。隨采高的增加,“三帶”的沉降量均在增加,但增加值較小。上覆巖層受采動(dòng)影響的范圍變化不大。
【關(guān)鍵詞】：采空區(qū) 層次分析法 相似原理 室內(nèi)模型試驗(yàn) MIDAS/GTS
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD325.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 選題背景及研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 采空區(qū)沉陷理論研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 采空區(qū)相似材料模型試驗(yàn)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 采空區(qū)數(shù)值分析研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容15
• 1.4 研究路線15-18
• 2 采空區(qū)沉陷機(jī)理及影響因素分析18-30
• 2.1 開采沉陷18
• 2.2 采空區(qū)上覆巖層及地表移動(dòng)變形規(guī)律18-22
• 2.2.1 巖層移動(dòng)及其形式18-19
• 2.2.2 采動(dòng)巖層內(nèi)的變形劃分19-20
• 2.2.3 地表的移動(dòng)和變形規(guī)律20-22
• 2.3 開采沉陷的影響因素分析22-28
• 2.3.1 層次分析法（AHP）的基本原理及步驟23-25
• 2.3.2 層次分析法分析過程25-28
• 2.3.3 層次分析法的計(jì)算結(jié)果28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 3 采空區(qū)相似材料確定及試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖湓O(shè)計(jì)30-38
• 3.1 概化研究區(qū)地層30
• 3.2 相似模擬試驗(yàn)原理30-32
• 3.3 相似常數(shù)的選取32
• 3.4 相似材料的選取32-35
• 3.5 試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)35-36
• 3.5.1 試驗(yàn)裝置技術(shù)背景35
• 3.5.2 試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)介紹35
• 3.5.3 試驗(yàn)裝置方案35-36
• 3.5.4 試驗(yàn)裝置主要使用步驟36
• 3.6 本章小結(jié)36-38
• 4 采空區(qū)室內(nèi)模型試驗(yàn)過程及結(jié)果分析38-52
• 4.1 試驗(yàn)過程描述38-40
• 4.1.1 模型制作38-40
• 4.1.2 模型開挖方案40
• 4.2 模型位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置方案40-42
• 4.2.1 布置依據(jù)40-41
• 4.2.2 模型試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置41-42
• 4.3 位移觀測(cè)儀器的選擇安裝42-43
• 4.4 煤層開采與試驗(yàn)結(jié)果分析43-50
• 4.4.1 煤層開采與數(shù)據(jù)記錄43-44
• 4.4.2 相似材料模型試驗(yàn)結(jié)果分析44-50
• 4.5 本章小結(jié)50-52
• 5 不同開采工況下采空區(qū)沉陷機(jī)理的數(shù)值模擬研究52-70
• 5.1 MIDAS/GTS軟件簡(jiǎn)介54-55
• 5.2 不同開采工況下的數(shù)值計(jì)算55-58
• 5.2.1 模擬工況劃分55-56
• 5.2.2 計(jì)算模型及參數(shù)選取56-57
• 5.2.3 初始應(yīng)力場(chǎng)求解57-58
• 5.2.4 開挖方案58
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析58-68
• 5.3.1 室內(nèi)模型試驗(yàn)數(shù)值模擬結(jié)果58-61
• 5.3.2 不同工況數(shù)值模擬結(jié)果61-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 6 結(jié)論和展望70-72
• 6.1 主要結(jié)論70-71
• 6.2 進(jìn)一步工作的方向71-72
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-74
• 致謝74-76
• 參考文獻(xiàn)76-79

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1 鄧修甫,白云峰;樁錨支護(hù)體系的受力和變形研究[J];焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年03期

2 魯嘉;喻軍;陳金祥;葉啟軍;趙春風(fēng);;砂土中成樁工藝對(duì)樁基承載性能影響的室內(nèi)模型試驗(yàn)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2012年05期

3 王珊珊;李麗慧;劉凱;胡瑞林;余文龍;;動(dòng)力排水固結(jié)法加固吹填黏性土的機(jī)制研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2011年S1期

4 程曄;方靚;趙俊鋒;周翠英;;高速公路邊坡CF網(wǎng)防護(hù)抗沖刷室內(nèi)模型試驗(yàn)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2010年S1期

5 ;[J];;年期

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1 李馳;劉霖;段寶林;;加筋風(fēng)積砂土體破裂面的室內(nèi)模型試驗(yàn)及破壞機(jī)理研究[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)第九屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2003年

2 俞曉;張峰;蘇曉科;;深基坑室內(nèi)模型試驗(yàn)中模型板設(shè)計(jì)與制作[A];第二屆全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2006年

3 俞曉;楊泰華;;運(yùn)用ANSYS對(duì)深基坑室內(nèi)模型試驗(yàn)的相對(duì)尺寸分析[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)第九屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2003年

4 王成華;;對(duì)室內(nèi)樁基模型制作方法的若干探討[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)第七屆土力學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1994年

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1 楊清雷;填埋場(chǎng)襯里中重金屬遷移與騰發(fā)封頂層特性研究[D];大連理工大學(xué);2012年

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1 鄭毛濤;樁頂嵌入承臺(tái)深度對(duì)基樁水平承載特性影響的室內(nèi)模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬[D];太原理工大學(xué);2016年

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4 李洋溢;條形基礎(chǔ)加筋砂土地基室內(nèi)模型試驗(yàn)的分析研究[D];同濟(jì)大學(xué);2006年

5 袁春輝;樁—土相互作用土參數(shù)的室內(nèi)模型試驗(yàn)研究[D];蘭州交通大學(xué);2010年

6 賈仁達(dá);既有村鎮(zhèn)房屋地基基礎(chǔ)加固室內(nèi)模型試驗(yàn)研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

7 李兆金;麥秸稈石灰樁加固既有村鎮(zhèn)房屋地基基礎(chǔ)室內(nèi)模型試驗(yàn)研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

8 陳偉;黃土邊坡的室內(nèi)模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

9 左自波;降雨誘發(fā)堆積體滑坡室內(nèi)模型試驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2013年

10 武彩萍;人工降雨條件下黃土邊坡的室內(nèi)模型試驗(yàn)研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：670175