既有建筑物场地采空区引起的地表沉降和场地稳定性研究

作     者：张玉涛 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：章杨松;卢代权

授予年度：2018年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：煤层采动 地基稳定性 数值模拟 稳定性评价 

摘      要：贵州省是我国的产煤大省,其煤矿几乎都位于山区。山区煤矿地下开采引起的地表移动变形特征与平原地区有明显区别。如果将现有的开采沉陷理论完全应用到山区必然会产生误差,从而使矿区地面建(构)筑物规划和煤柱留设不合理,这样会造成山区土地资源和煤炭资源的浪费。研究煤矿地下开采对建(构)筑物地基稳定性的影响,对提高矿区土地利用率和指导矿区建设规划具有重要的现实意义。本文以贵州赫章威赫电厂既有厂区为研究对象,采用概率积分法和关键层理论对既有厂区的地表变形情况进行了预测;利用Midas/GTS模拟了煤矿地下重复采动过程中上覆岩土体的变形规律及特征;运用应力比法分析了下沉盆地内建(构)筑物地基的稳定性,并进一步利用Midas/GTS模拟了在建(构)筑物荷载与煤层采动共同作用下的地基变形情况。在此基础上,对研究区内建(构)筑物地基稳定性进行了初步的评价。通过本课题的研究,得到以下主要研究成果:(1)通过概率积分法和关键层理论的地表变形预测,可知既有厂区东南部和中南部场地的稳定性主要受地表倾斜和地表水平变形的影响。(2)煤层重复开采过程中地表下沉与地表水平移动的范围及其量值都在不断增大,且向既有电厂方向移动。(3)煤层采动与建筑物荷载双重作用下,下沉盆地边缘处建(构)筑物地基主要受隆起变形和水平变形的影响。(4)综合理论预测结果、数值模拟结果对厂区地基稳定性进行初步评价,按照危害等级,将既有厂区东南部采煤区判定为地基极不稳定区、厂区中南部判定为地基基本稳定区、厂区西部及北部判定为地基稳定区。