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可描述地表沉陷动态过程的时间函数模型探讨

岩土力学 2010年第3期31卷 925-931页

作者：刘玉成曹树刚刘延保重庆大学西南资源开发与环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400044 毕节学院采矿工程系贵州毕节551700

分析了地下采矿引起的地表沉陷的w-t曲线为一近似的"S"型曲线。地表点沉陷的物理过程是一个先加速后减速的过程,且速度曲线的起点和终点的数值为0。因此,能描述地表点沉陷动态过程的时间函数模型不但能较好地拟合沉陷的w-t曲线,而且由... 详细信息

分析了地下采矿引起的地表沉陷的w-t曲线为一近似的"S"型曲线。地表点沉陷的物理过程是一个先加速后减速的过程,且速度曲线的起点和终点的数值为0。因此,能描述地表点沉陷动态过程的时间函数模型不但能较好地拟合沉陷的w-t曲线,而且由此函数模型求出的v-t曲线和a-t曲线也要符合地表沉陷随时间变化的物理过程。通过分析目前常用的预测地基或路基沉降的时间函数模型如指数时间函数模型、双曲线时间函数模型、Gompertz时间函数模型、logistic曲线时间函数模型和Weibull曲线时间函数模型的w-t、v-t和a-t曲线,得出,只有Weibull曲线时间函数模型能完整地描述地表沉陷的动态过程,并且用2个煤矿地表的沉陷观测实例进行了验证。

关键词：地表沉陷动态过程 Weibull曲线时间函数

基于组合岩层结构失稳特征的地表沉陷扩展机理

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东北大学学报（自然科学版） 2022年第4期43卷 559-566页

作者：于健洋荆洪迪柳小波单川东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳110169 中煤科工能源科技发展有限公司北京100013

将采场上覆岩层划分成若干组合岩层结构,通过组合岩结构失稳特征解析地表沉陷扩展机理.分析了组合岩层结构梁体和支撑体的破坏时序与地表沉陷扩展之间的内在联系,认为组合岩层结构后部支撑体破坏滑入采空区是造成地表沉陷扩展的根本原因... 详细信息

将采场上覆岩层划分成若干组合岩层结构,通过组合岩结构失稳特征解析地表沉陷扩展机理.分析了组合岩层结构梁体和支撑体的破坏时序与地表沉陷扩展之间的内在联系,认为组合岩层结构后部支撑体破坏滑入采空区是造成地表沉陷扩展的根本原因.提出了组合岩层结构垮落至地表沉陷过程的量化方法,以煤岩体塑性软化及损伤为理论指导,推导了结构后部支撑体破坏宽度的计算公式.结合岩层垮落三带分布及岩体破坏膨胀规律可知组合岩层结构垮落扩展次数.根据沉陷扩展机理及量化公式对铁法晓楠矿SW4102和SW4103工作面进行工程实例计算.

关键词：组合岩层结构失稳地表沉陷支撑体破坏垮落

采动覆岩离层注浆地表沉陷“四区”控制模型及应用

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煤炭科学技术 2023年第8期51卷 23-35页

作者：韩磊杨科王天君于祥裴春敏许起何祥山煤国际能源集团股份有限公司山西太原030000 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点试验室安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽合肥230031

覆岩离层注浆技术已被证实是一种能够满足矿井无损开采与固废减排的新方法。为了有效控制采动引起的地面构筑物沉降,以关键层理论为基础对离层注浆开采全过程进行稳态分析。首次提出了采动覆岩离层注浆地表沉陷“四区”控制模型,分别为... 详细信息

覆岩离层注浆技术已被证实是一种能够满足矿井无损开采与固废减排的新方法。为了有效控制采动引起的地面构筑物沉降,以关键层理论为基础对离层注浆开采全过程进行稳态分析。首次提出了采动覆岩离层注浆地表沉陷“四区”控制模型,分别为常规区、过渡区、注浆区和控制区,并推导出“四区”范围的计算公式。以3501工作面控制地面焦化厂沉降为工程背景,结合相似模拟与现场实测的沉陷观测数据对提出的“四区”模型进行验证,结果表明:相似模拟离层注浆地表沉陷曲线呈不规则的“V”字形,工作面地表下沉量先快速增大,到达最大下沉点后,地表下沉量先快速减小,随后减小速率逐渐变缓,沉陷曲线表现出明显的“四区”分布,最大下沉量为1589 mm,出现在常规区与过渡区的接触边界,过渡区与注浆区接触边界下沉量为497.94 mm,控制区内基本无下沉;基于概率积分法预测的注浆条件下采动引起的地表下沉量、水平变形、倾斜和曲率与现场实测结果相符,但明显小于未注浆条件下的预测值,确定了注浆条件下地表变形满足构筑物Ⅰ级损坏等级的要求;结合矿井的实际工程地质及实际观测数据,得到常规区范围为261.19 m,过渡区范围为246.09 m,注浆区范围为655.25 m,控制区范围为199.53 m。提出的“四区”控制模型为研究离层注浆开采沉陷问题提供了基础理论依据。

关键词：离层注浆 “四区”控制模型关键层地表沉陷损坏等级概率积分法

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地下开采引起地表沉陷预测的弹性薄板法

工程力学 2006年第8期23卷 177-181页

作者：李文秀梁旭黎赵胜涛梅松华河北大学岩土工程研究所

基于弹性力学中的薄板弯曲理论,在岩体移动领域建立了地表下沉预测分析的层状模型。通过单元开挖给出了地下工程开挖引起岩体移动变形分析的二维和三维问题理论计算公式,推导了山区地下采矿引起地表下沉的理论公式并用于贵州水城矿务局... 详细信息

基于弹性力学中的薄板弯曲理论,在岩体移动领域建立了地表下沉预测分析的层状模型。通过单元开挖给出了地下工程开挖引起岩体移动变形分析的二维和三维问题理论计算公式,推导了山区地下采矿引起地表下沉的理论公式并用于贵州水城矿务局汪家寨煤矿地下开采引起地表下沉的预测分析。在分析过程中,采用Matlab软件进行数值积分计算和图形绘制。通过工程实例计算分析表明,理论计算结果与矿山现场实测资料二者吻合的很好。

关键词：岩石力学弹性理论层状模型地下开采岩体移动地表沉陷预测

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工矿区地表沉陷D-InSAR监测试验研究

东北大学学报(自然科学版) 2005年第8期26卷 778-782页

作者：吴立新高均海葛大庆廖明生中国矿业大学(北京)3S与沉陷工程研究所武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室辽宁沈阳 110004 中国矿业大学(北京)3S与沉陷工程研究所北京 100083 煤炭科学研究总院唐山分院河北唐山 063012 北京 100083 东北大学3S与数字矿山研究中心湖北武汉 430079

基于差分合成孔径雷达干涉测量(D-InSAR)中相位构成因素的分析,选择中国东部典型工矿区(唐山市及开滦矿区)为试验区进行了矿区地表沉陷D-InSAR监测试验研究.利用该地区1997-1998年两个时相获取的5景ERS1/2卫星SAR单视复数据(SLC),分别... 详细信息

基于差分合成孔径雷达干涉测量(D-InSAR)中相位构成因素的分析,选择中国东部典型工矿区(唐山市及开滦矿区)为试验区进行了矿区地表沉陷D-InSAR监测试验研究.利用该地区1997-1998年两个时相获取的5景ERS1/2卫星SAR单视复数据(SLC),分别采用“2轨法”和“3轨法”进行差分干涉处理,得到了间隔时间超过半年的地下采矿及采水引起的雷达视线向(LOS)形变图.通过将LOS形变图转换成地表下沉分量,分析了试验区沉陷的扩展及演变过程.在此基础上,对D-InSAR技术中存在的时间去相干、空间去相干等误差因素进行了分析和讨论.试验表明:作为数字矿山的关键技术之一,可以利用多时相D-InSAR技术结合角反射器(或平面反射器)方法进行工矿区地表沉陷监测.

关键词：地表沉陷 D-InSAR 数字矿山去相干多时相

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基坑挡墙变位诱发地表沉陷的模型试验研究

岩土力学 2015年第10期36卷 2921-2926页

作者：张戎泽钱建固同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

针对刚性挡墙不同变位模式,对基坑开挖过程中地表沉陷规律进行模型试验研究。开展的模型试验分别模拟了挡墙在平移(T模式)、绕墙趾转动(RB模式)和绕墙顶转动(RT模式)3种基本刚性变位模式下诱发的墙后地表沉陷,得到了土体沉陷曲线的分布... 详细信息

针对刚性挡墙不同变位模式,对基坑开挖过程中地表沉陷规律进行模型试验研究。开展的模型试验分别模拟了挡墙在平移(T模式)、绕墙趾转动(RB模式)和绕墙顶转动(RT模式)3种基本刚性变位模式下诱发的墙后地表沉陷,得到了土体沉陷曲线的分布规律。结果表明,挡墙平移时,墙后地表沉降呈勺型分布,最大沉降紧靠墙背处;挡墙绕墙趾转动时,墙后地表沉降近似呈三角形分布,最大沉降紧靠墙背处;挡墙绕墙顶转动时,墙后地表沉降近似呈抛物线分布,最大沉降位于距墙背一定距离的位置处。挡墙变位距离相同时,对于绕墙趾和绕墙顶转动模式,墙后土体沉陷的面积基本相等,两者沉陷面积之和近似等于平移模式的土体沉陷面积,另外,挡墙变位面积与墙后土体沉陷面积也近乎一致。将试验观察的沉陷曲线与既有的解析解作了对比分析,验证了二者的一致性。

关键词：基坑开挖刚性挡墙地表沉陷挡墙变位模式模型试验

云驾岭矿厚煤层综采地表沉陷时空演化规律研究

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采矿与安全工程学报 2019年第1期36卷 37-43,50页

作者：李春意高永格崔希民袁德宝何荣河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000 塔斯马尼亚大学科学与工程学院河北工程大学人事处河北邯郸056038 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

为了研究云驾岭煤矿厚煤层综采地表沉陷的时空演化规律,基于现场实测数据,分析了矿井三采区开采监测数据的时空相关性以及地表动态沉陷和超前影响的演化规律,得出了地表移动的延续时间,构建了顾及三维空间及时间效应的地表任意点最大下... 详细信息

为了研究云驾岭煤矿厚煤层综采地表沉陷的时空演化规律,基于现场实测数据,分析了矿井三采区开采监测数据的时空相关性以及地表动态沉陷和超前影响的演化规律,得出了地表移动的延续时间,构建了顾及三维空间及时间效应的地表任意点最大下沉速度表达式,并给出了达到最大下沉速度的时间。建立了利用采动程度系数、覆岩岩性系数、采深等多因子来表达云驾岭煤矿非充分采动地表移动延续时间的经验公式。结果表明:井下采出空间由极不充分开采过渡到非充分开采,地表下沉量显著增加;超前影响距平均值为388 m,超前影响角平均值为56°;12303和12305工作面开采地表最大下沉速度滞后距平均值分别为146 m和143 m,最大下沉速度滞后角平均值分别为76°和77°;基于正态分布时间函数能够计算地表任意点的最大下沉速度;理论值和实测值对比结果表明,采用包括采动程度系数、开采深度和覆岩岩性系数等多因子来表达地表移动的延续时间更符合工程实际。

关键词：地表沉陷时空演化正态分布时间函数下沉速度延续时间

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盐穴储气库破坏后地表沉陷规律数值模拟研究

岩土力学 2009年第12期30卷 3595-3601,3606页

作者：任松姜德义杨春和重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400044 中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071

地下盐穴储气库在天然气调峰和保障供气安全上具有不可替代的作用。地下盐穴储气库达到设计年限后,将报废而逐步垮塌,必然引起严重的地表沉陷。因此,对盐穴储气库破坏后地表沉陷规律进行研究具有十分重要的意义。考虑到目前的数值分析... 详细信息

地下盐穴储气库在天然气调峰和保障供气安全上具有不可替代的作用。地下盐穴储气库达到设计年限后,将报废而逐步垮塌,必然引起严重的地表沉陷。因此,对盐穴储气库破坏后地表沉陷规律进行研究具有十分重要的意义。考虑到目前的数值分析软件进行地表沉陷分析的不足,开发了用于盐穴储气库破坏后地表沉陷数值模拟的有限元专用软件—2D-Sink,该软件具有处理破碎岩块的能力。应用2D-Sink对盐穴储气库破坏后引起的地表沉陷规律进行了系统的研究,共建立了6种模型进行数值模拟,分别研究了地表沉陷层理效应、地表沉陷的岩层倾斜效应、地表沉陷的断层效应和多盐穴地表沉陷规律。对多溶腔地表变形曲线与单溶腔叠加的地表变形曲线进行比较,验证了地表沉陷叠加原理的正确性。研究成果为盐穴储气库报废后地表沉陷灾害控制提供了理论基础。

关键词：盐穴储气库地表沉陷破碎岩块 2D-Sink

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地铁开挖引起地表沉陷过程的数值模拟

岩石力学与工程学报 2002年第11期21卷 1620-1626页

作者：杨天鸿梁正召刘红元唐春安陆培炎东北大学岩石破裂与失稳研究中心沈阳110006 广东陆仕岩土工程有限公司广州510660

本文应用自行开发的岩石破坏过程分析软件F-RFPA2D对广州地铁二号线隧道施工引起海珠广场地表沉陷事故进行了数值模拟分析,再现了岩体塌陷破坏的全过程,阐明了沉陷事故的原因。

关键词：隧道地表沉陷数值模拟