地下采礦已經(jīng)形成了大量的地表沉降變形區(qū),并對區(qū)埋地管網(wǎng)及市政設施的安全造成嚴重影響。因而,構建采礦影響區(qū)市政設施三維數(shù)字化系統(tǒng),并對變形影響進行分析和評價具有重要的理論意義與實際應用價值。本文基于實際工程通過對埋地管網(wǎng)的三維體系可視化建模及其信息集成和資料分析,建立了評估分析方法,主要研究內容和結論如下。1.基于礦山開采實際情況,模擬出不同開采充填接頂率條件下各階段開采誘發(fā)的地表沉降和巖移規(guī)律,根據(jù)地表變形值對建筑物安全作出定性評估與區(qū)化,并研究了地表變形對建筑物安全的影響及兩者變形關系;2.采用SQL Server 2008建立了地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫,并通過數(shù)據(jù)轉換使用ArcMap繪制了管線的數(shù)字專圖。引入殼體理論等效模型計算方法,通過有限元軟件模擬分析,得出了復雜開采背景下管道的詳細受力情況,建立了管網(wǎng)安全性的數(shù)學評價模型,提出了危險區(qū)段的加固措施;3.基于實例應用BIM技術,分步、快速、批量地構建了整體的三維數(shù)字模型,并對三維模型進行渲染處理;應用BIM技術做了管網(wǎng)碰撞檢測和漫游的擴展應用,構建了三維模型空間分析的數(shù)字化體系;4.基于管網(wǎng)的安全評估方法,構建了多元素耦合風險評價體系。...

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題目的和意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀及主要研究內容
        1.2.1 國內外礦山地表變形及其對環(huán)境影響研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內外沉降區(qū)建筑基礎穩(wěn)定性發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 采空沉陷區(qū)管網(wǎng)安全的研究背景及發(fā)展趨勢
        1.2.4 地下管網(wǎng)安全研究現(xiàn)狀
        1.2.5 三維數(shù)字可視化建模的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.6 BIM建模及應用的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內容
第二章 地下工程及地質特征概述
    2.1 馬城鐵礦工程概況
        2.1.1 交通地貌
        2.1.2 工程地質概況
        2.1.3 馬城鐵礦地層組成
        2.1.4 開采概況
    2.2 地下開采引起地表移動變形的數(shù)值模擬分析
        2.2.1 數(shù)值模擬模型的建立
        2.2.2 巖石力學參數(shù)的確定
        2.2.3 數(shù)值模擬與分析
    2.3 礦區(qū)周邊地下管網(wǎng)概述
        2.3.1 城市地下管網(wǎng)的特點
        2.3.2 地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)結構
    2.4 地下工程的數(shù)據(jù)規(guī)劃
        2.4.1 建立地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫
        2.4.2 基于ArcMap的數(shù)字地圖編制
    2.5 本章總結
第三章 地下開采對市政設施安全的影響機制
    3.1 開采變形對建筑物安全影響的分析
        3.1.1 地表沉降對建筑物的影響
        3.1.2 地表傾斜對建筑物的影響表現(xiàn)
        3.1.3 水平變形對建筑物安全影響的分析
        3.1.4 地表移動與變形的預測
    3.2 地表變形與建筑物變形的關系
        3.2.1 沉降關系
        3.2.2 傾斜關系
        3.2.3 水平變形關系
        3.2.4 建筑物變形情況
    3.3 開采影響下管道的變形規(guī)律研究
        3.3.1 殼體理論及管道有限元模型的建立
        3.3.2 基于等效彈簧邊界條件下管道的變形模擬分析
    3.4 埋地管道的安全性評估
        3.4.1 均值一次二階矩法
        3.4.2 Monte Carlo法
    3.5 管道連接處不同工況分析及處理
        3.5.1 不同接口材料的受力狀態(tài)分析
        3.5.2 響應面法
        3.5.3 單因素分析法
        3.5.4 分析結果
    3.6 變形區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)的安全加固方案設計
        3.6.1 地表變形對埋地管道安全的影響
        3.6.2 管道的安全防護措施
    3.7 本章總結
第四章 地下開采誘發(fā)地表變形對各類設施三維立體空間影響特點分析
    4.1 區(qū)域三維體系構建
        4.1.1 三維建模的理論探究
        4.1.2 三維數(shù)字體系構建流程及工程實例
    4.2 基于BIM的三維模型應用
        4.2.1 管網(wǎng)的碰撞檢測
        4.2.2 漫游監(jiān)測
    4.3 本章總結
第五章 變形區(qū)市政設施的安全區(qū)化
    5.1 多因素耦合的管網(wǎng)系統(tǒng)風險分析指標體系
        5.1.1 分析指標的選取
        5.1.2 分析指標的權重計算
        5.1.3 風險分析
    5.2 基于GIS管網(wǎng)系統(tǒng)風險評估
        5.2.1 定性評估
        5.2.2 定量評估
        5.2.3 評估方法對比
    5.3 變形區(qū)建筑設施安全性的區(qū)化
        5.3.1 我國評定建筑物破壞的標準
        5.3.2 基于GIS建筑設施的安全性區(qū)化
    5.4 本章總結
第六章 結論與展望
    6.1 主要結論
    6.2 研究展望
參考文獻
在學期間的研究成果
致謝



本文編號：3899158