采空区地表沉降影响因素研究
采空区地表沉降影响因素研究
孙 超
1,2
,薄景山
1,3
,刘红帅1,齐文浩
1
1.中国地震局工程力学研究所,哈尔滨 150080
2.吉林建筑工程学院勘查工程系,长春 130021
3.防灾科技学院地震工程系,河北三河 065201
摘要:采空区地表沉降影响因素众多,以有限元软件A N SYS 为基础,利用数值模拟方法的灵活性,分别对各主要影响因素进行分析。选用适合于岩土类材料的德鲁克-普拉格本构模型,利用A NSY S 特有的/杀死单元0命令模拟矿体被采出,再通过/激活单元0命令模拟采空区被填充。分别研究了开采深度、开采厚度、地形条件、采空区填充等因素对地表沉降的影响。结果表明:随开采深度的增加,地表变形随之降低;随开采厚度的增加,地表变形增长较快;随着地形坡度的变化,采空区地表移动盆地逐渐向地势较低方向移动;矿体开采后及时充填,对控制地表变形效果显著。
关键词:采空区;地表沉降;A NSY S;德鲁克-普拉格模型
中图分类号:P642.2 文献标识码:A 文章编号:1671-5888(2009)03-0498-05
收稿日期:2008-12-17
基金项目:国家自然科学基金项目(50808164)
作者简介:孙超(1978)),男,黑龙江绥阳人,博士研究生,讲师,主要从事地下结构、岩土工程抗震方面研究,E -mail:
sunchaobox @https://www.360docs.net/doc/9618316210.html, 。
Study on Influencing Factors of Ground Settlement over Mined -Out Area
SUN Chao 1,2,BO Jing -shan 1,3,LIU H ong -shuai 1,Q I Wen -hao 1
1.I nstitu te of E ngineer ing M echanics ,China E arthquake A d ministration,H arbin 150080,China
2.I nv estig ation E ngineer in g Dep artment,J ilin Institute of Ar chite ctu re and Civ il Eng inee ring ,Chang chun 130021,China
3.Ear th quake Engineer ing Dep artment,I nstitute of Disater Pr ev ention Sc ienc e and Te chnology ,Sanhe ,H e bei 065201,China
Abstract:There are many factor s to influence on the g round settlement in mined -o ut area.Based o n the finite element software ANSYS,making use o f the flexibility of numerical sim ulation method,the main factor s are analyzed respectively.The Druker -Prag er m odel is chosen,w hich is suitable to simulate the m aterials of rock and soil.-Kill Elem ent .co mmand is used to simulate the situation of ex plo iting,and then the co mmand of -Activ ate Element .in ANSYS is used to sim ulate that the mined -out ar ea is filled.T he influence of each factor in the g round settlement o ver m ined -out area is studied r espectively such as depth,thickness of the mined -o ut area,the topog raphic co ndition and the filling of the mined -out area.The r esult show s that the gr ound settlement decreases w ith the increase of the mining depth,the g round settlem ent increases obviously w ith the increase of m ining thickness,the basin m ovement w ill m ove to the low er direction w ith the change of topogr aphty ,and it w ill reduce the gr ound settlement ev idently to fill the mined -o ut ar ea in time after mining.
Key words:mined -out area;g round settlement;ANSYS;Dr ucker -Prag er model
第39卷 第3期
2009年5月
吉林大学学报(地球科学版)
Jour nal of Jilin U niver sity(Ea rth Science Editio n)
Vo l.39 No.3
M a y 2009
0引言
有用矿体被采出以后,开采区域周围的岩体原始应力平衡状态受到破坏,应力重新分布。此影响如果发展到地表,将产生连续或非连续的地表变形,引起一系列环境岩土工程问题,给矿区人民生产生活带来巨大的影响和损失,同时给矿区未来工程建设留下巨大隐患[1-3]。因此,开展采空区地表沉陷的影响因素研究,对于进一步认识开采沉陷基本规律,为矿层的合理开采及采空区的治理工作提供依据,有着重要意义。
已有的开采沉陷理论研究方法可以分成两个大的类别[4-7]:一类是唯象学研究方法。它是从地表移动观测入手,将地表描述与地质采矿因素联系起来,在大量的地表观测的基础上,用统计学方法来描述预测岩层与地表移动变形,如概率积分法、典型曲线法、剖面函数法等。由于以地表移动为研究对象,计算中采用的参数没有明确的物理意义,所以不能很好地解释岩层地表移动的力学本质。另一类是力学研究方法。它利用力学原理和方法(材料力学方法,结构力学方法等),假定岩体为连续介质,将岩体简化为等效力学模型,以连续介质力学理论研究岩体的力学行为,如拱形冒落论、悬臂梁冒落论、砌体梁平衡论等。由于这些模型中的参数物理、力学意义明确,概念清晰,因此可以从力学本质上对岩层与地表的移动作出解释。但是,实际的开采过程中复杂的地质条件,以及其它众多多变的影响因素,是此类方法无法考虑的。在此情况下,有限元数值模拟方法的优势体现出来。随着大容量、高速度计算机的出现,尤其是功能强、速度快的工程数值分析软件的开发,使得数值分析已经成为研究复杂地质条件下,岩层移动机理模拟与开采沉陷影响因素研究的一种重要手段。本文采用功能强大的有限元分析软件ANSYS对开采沉陷过程进行模拟,对其中的开采深度、开采厚度、地形条件、采空区填充等影响因素进行了初步研究,给出变化规律。
1AYSYS模拟分析过程简介
本文将采空区地表沉陷简化为平面应变问题,进行弹塑性数值模拟分析。为了再现采空区周围岩层的真实应力状态,分析过程中每次计算分为两步:第一步首先计算开挖前只有自重存在时岩层的应力状态,通过此步骤计算模拟研究区域的初始应力状态,以及由重力引起的初始位移;第二步通过AN-SYS特有的杀死单元命令,/杀死0采空区单元,模拟矿体被采出,并计算此状态下的应力及变形。最后通过ANSYS后处理中的/载荷组0减操作求得采空区上地表处由于开采引起的真实变形[8-9]。
由于德鲁克-普拉格屈服准则考虑了中应力R2对屈服和破坏的影响而且屈服面光滑没有棱角,有利于塑性应变增量方向的确定和数值计算,而且该准则所需材料参数少,且易于试验测定;此外,德鲁克-普拉格准则考虑了静水压力对屈服和破坏的影响,因此特别适用于岩土类材料使用。因此,本文选用ANSYS程序中的德鲁克-普拉格本构模型。使用此模型时,除了输入弹性模型所需的基本参数之外,还需要输入如下3个参数:粘聚力C,内摩擦角U,膨胀角U f。其中U f用来控制体积膨胀的大小,对压实的颗粒状材料,当材料受剪时,颗粒将会膨胀。如果U f=0,则表示不会发生体积膨胀;如果U f=U,材料将会发生严重的体积膨胀。一般来说,U f=0是一种比较保守的方法[10-11]。
2开采深度的影响
2.1计算模型及模型参数
计算模型在水平方向取600m,分为两层:地表覆盖土层为粘土,厚度为20m;第二层为480m砂岩,单元大小为5m@5m。采空区宽度为40m,采厚5m,对其单元的划分采用了局部细化,单元大小为1m@1m。模型底部采用固定边界,模型两侧采用滚轴边界,仅限制水平方向位移,计算模型见图1。开采深度分别取为40m、50m、60m、80m、100 m、150m、200m、250m、300m。物理力学参数见表1。
表1各岩土层物理力学参数
Table1Mechanical parameters of m aterials 岩性
弹性模量
/M Pa
内摩擦角
/(b)
粘聚力
/k Pa
泊松比
容重
/(kN#m-3)粘土 6.920.010.00.319.4
砂岩 2.62@10330.110430.224.0
2.2计算结果
结果如图2、图3所示。可见,随着开采深度的增加:(1)地表竖向沉降随之递减;(2)最大水平变形也随之减小。当开采深度较大时,开采深度对地表变形的影响已不明显。
499
第3期孙超,等:采空区地表沉降影响因素研究
图1计算模型
Fig.1
Calculation
model
图2 开采引起的竖向变形y (采深40m)
Fig.2 Vertical deformation induced by mining (depth
40
m)
图3 地表变形随开采深度的变换规律
Fig.3 Variation of ground displacement with mining depth
3开采厚度影响
通过改变计算模型的开采厚度,模拟分析不同
开采厚度对地表变形的影响,开采厚度分别取1m 、2m 、3m 、4m 、5m 、6m 、7m,结果如图4
所示。
图4 地表变形随开采厚度的变化规律
Fig.4
V ariation of ground displacement with mining thickness
由以上数据可见,随着开采厚度的增加,地表竖向位移随之递增,最大水平变形也随之增大。以上变化对地表建筑而言均是不利的。
4
地形变化的影响
4.1
计算模型及模型参数
该模型水平方向取200m ,分两层,地表覆盖土
层为粘土,左端厚度为10m,右端分别取比左端高出20m 、40m 、60m ,以模拟地形的变化。单元大小为1m @1m 。第二层取50m 砂岩,单元大小为2m @2m 。采空区宽40m,采厚5m 。开采深度为45m 。对其单元的划分采用了局部细化,单元大小为1m @1m 。物理力学参数见表1。4.2
计算结果
计算结果见图5)图7。
由计算结果表明,随着地形坡度的变化,采空区移动盆地的中心逐渐向地势较低方向移动,而不再位于采空区的正上方。这主要是由于地表覆盖土层产生的由地势高处向地势低处的堆积作用所致。
5采空区填充的影响
计算模型在水平方向取300m ,分两层:地表覆
盖土层为粘土,厚度为20m;第二层为80m 砂岩,
500
吉林大学学报(地球科学版) 第39卷
图5
开采引起的竖向变形y (右高20m)
Fig.5
Vertical deformation induced by mining (20m higher than the
left)
图6
开采引起的竖向变形y (右高40m)
Fig.6
Vertical deformation induced by mining (40m higher than the
left)
图7
开采引起的竖向变形y (右高60m)
Fig.7
Vertical deformation induced by mining (60m higher than the left)
单元大小为2m @2m 。采厚5m ,开采深度为40m,采空区宽度为60m,对其单元的划分采用了局部细化,单元大小为1m @1m 。物理力学参数见表2,计算结果见表3。
计算结果分析:煤层开采之后及时充填,对地表变形影响显著。水平方向最大位移可以减小23%,竖向最大位移可以减小27%。
表2岩层及填充材料的物理力学性质Table 2Mechanical parameters of m aterials
岩性弹性模量/M Pa 内摩擦角/(b )粘聚力/kPa 泊松比容重/(kN #m -3)
粘土 6.920.010.00.319.4砂岩
2.62@103
30.110430.224.0填充材料
7.0
20.0
1.0
0.3
20.0
表3不同阶段地表变形
Table 3
Ground surface displacement of different phases
(1)重力作用下的地表变形
(2)采空未充填的地表变形(3)开采
后充填的
地表变形(2)-(1)
(3)-(1)
(2)-(3)变形比率
X m ax /cm 0.00 4.68 3.56 4.68 3.56 1.1223%Y max /cm
45.27
56.2
53.3
10.9
8.0
2.90
27%
6结论
通过数值模拟分析方法再现了采空区从只有自重的初始应力状态到矿体被采出重新达到新的应力平衡状态,最后采空区被填充这一过程。利用数值
模拟方法的灵活性,分项研究了各因素对地表沉降的影响,主要结论如下:
(1)随着开采深度的增加,地表水平、竖向位移均明显减小。其原因在于采空区上方裂缝带之上的弯曲带岩层本身可自成平衡压力拱,采空区越深,压力拱效应越显著,采空区对地表沉降的影响也就越小。
(2)随着开采厚度的增加,地表水平、竖向位移均迅速增加,原因在于采空区上方冒落带高度与开采厚度成正比。由此,较大的开采厚度会引起较大的塌落高度,随之裂缝带、弯曲带的影响范围上升,对地表沉降的影响程度必然有所增强。
(3)随着地形坡度的变化,采空区移动盆地的中心逐渐向地势较低方向移动,而不再位于采空区的正上方。
(4)煤层开采之后及时充填,对地表变形的控制效果较明显。本文所选填充材料强度相对较低,如果填充材料强度可以继续提高,填充工艺可以更加完善,可以预见采空区充填对地表变形的控制效果会更可观。
参考文献(References):[1]
徐永圻.煤矿开采学[M ].徐州:中国矿业大学出版
501
第3期 孙 超,等:采空区地表沉降影响因素研究
社,1999.
XU Y ong-x in.Co al mining[M].Xuzhou:China U niver-
sity o f M ining and T echno log y P ress,1999.
[2]纪万斌.塌陷与灾害[M].北京:地震出版社,1998.
JI Wan-bin.Subsidence and disaster[M].Beijing:Seis-
molog ical P ublishing H ouse,1998.
[3]纪万斌.塌陷与治理[M].北京:地震出版社,1998.
JI Wan-bin.Subsidence and tr eatment[M].Beijing:
Seismolog ical P ublishing H ouse,1998.
[4]刘宝琛,廖国华.煤矿地表移动的基本规律[M].北京:
中国工业出版社,1965.
L IU Bao-chen,L IA O G uo-hua.G round settlement rule
ov er mined-o ut ar ea[M].Beijing:China Industr y
P ress,1965.
[5]何国清,杨伦.矿山开采沉陷学[M].北京:中国矿业大
学出版社,1991.
H E Guo-qing,YA N G Lun.Subsidence of mined-out
area[M].Beijing:China U niv ersity o f M ining and T echno lo gy Pr ess,1991.
[6]戴华阳.地表移动预计的新设想)))采空区矢量法
[J].矿山测量,1995(4):30-34.
DA I H ua-y ang.N ew idea o n g ro und set tlement predic-
tio n)v ecto r method[J].M ine Survey,1995(4):30-34.
[7]傅鹤林.用模糊数学方法综合评价采场稳定性[J].有
色矿山,1994(1):53-57.
FU He-lin.Eva luation of mined-o ut ar ea stability using fussy math[J].No nfer rus M ines,1994(1):53-57. [8]郝文化.A NSY S土木工程应用实例[M].北京:中国
水利水电出版社,2005.
H A O Wen-hua.Application examples o f A N SYS in
civ il engineer ing[M].Beijing:China Water Pow er P ress,2005.
[9]李权.AN SY S在土木工程中的应用[M].北京:人民
邮电出版社,2005.
L I Q uan.A pplicatio n of A N SY S in civ il engineer ing [M].Beijing:Posts&T elecom P ress,2005.
[10]张学言,闫澍旺.岩土塑性力学基础[M].天津:天津
大学出版社,2004.
ZHA N G Xue-yan,Y A N Shu-w ang.F undanmentals
of geot echnics plasticity[M].T ianjin:T ianjin U niver-
sit y Pr ess,2004.
[11]杨化超,邓喀中,杨国东,等.矿山条带开采相似材料
模型变形测量[J].吉林大学学报:地球科学版,
2007,37(1):190-194.
YA N G H ua-chao,DEN G K a-zhong,YA N G Guo-
dong,et al.Defor mation measurement of similar mate-
r ial model o f m ine strip ex ploitat ion[J].Jo ur na l of J-i
lin U niver sity:Earth Science Editio n,2007,37(1):
190-194.
(上接481页)
[16]T ung C P,Chou C A.A pplicat ion of T abu sear ch to
g ro und water parameter zonatio n[J].Journal of T he
A mer ican Water R eso ur ces A sso ciatio n,2002,38
(4):1115-1125.
[17]T an C C,T ung C P,Chen C H.A n integ rated opt-i
mizatio n alg or ithm for parameter structure identifica-
tion in gr oundwat er modeling[J].Advances in Water
R eso ur ces,2008,31(3):545-560.
[18]陈静,周志芳.一种新的水文地质参数优化方法)))
T abu搜索法[J].水电能源科学,2005,23(3):35-
38.
CH EN Jing,Z HO U Zh-i fang.New optimizat ion a-l
g or ithm o f hydrog eolog ical parameter s)T abu search
metho d[J].Water Resources and Po wer,2005,23
(3):35-38.
[19]M cD onald M G,H arbaug h A W.A mo dula r three-
dimensional f inite-difference g ro und water flo w mo del
[R].Washingto n,D C:U SG S T echniques of Water
R eso ur ces Investigations,Bo ok6,1988.[20]Zheng C,Wang P P.M T3DM S:a modular t hr ee-d-i
mensional multispecies tr anspor t model fo r simulatio n
of advectio n,dispersio n and chemical reactio ns of
co nt aminants in gr ound water sy stems:do cumenta-
t ion and user.s guide,Contract Report SERDP-99-1
[R].V icksburg,M ississippi:U.S.A rmy Eng ineer
Resear ch and Develo pment Center,1999.
[21]汪定伟,王俊伟,王洪峰.智能优化方法[M].北京:
高等教育出版社,2007.
WA N G D ing-w ei,W A NG Jun-wei,WA N G H ong-
feng.Intellig ent o pt imizatio n methods[M].Beijing:
Higher Education Pr ess,2007.
[22]彭伟.基于IN PGA-G W的地下水系统多目标优化管
理研究[D].南京:南京大学,2008.
PEN G Wei.M ult-i o bject ive optimal design o f g ro und-
w ater sy stem using improv ed niched P areto g enetic a-l
g or ithm)GW[D].N anjing:Nanjing U niv ersity,
2008.
502吉林大学学报(地球科学版)第39卷
沉降观测规范
沉降观测 1 一般规定 1.1 建筑沉降观测可根据需要，分别或组合测定建筑场地沉降、基坑回弹、地基土分层沉降以及基础和上部结构沉降。对于深基础建筑或高层、超高层建筑，沉降观测应从基础施工时开始。 1.2 各类沉降观测的级别和精度要求，应视工程的规模、性质及沉降量的大小速度确定。 1.3 布置沉降观测点时，应结合建筑结构、形状和场地工程地质条件，并应顾及施工和建成后的使用方便。同时，点位应易于保存，标志应稳固美观。 1.4 各类沉降观测应根据剧本规范第9.1节的规定及时提交相应的阶段性成果和综合成果。 2 建筑场地沉降观测 2.1 建筑场地沉降观测应分别测定建筑相邻影响范围之内的相邻地基沉降与建筑相邻影响范围之外的场地地面沉降。 2.2 建筑场地沉降点位的选择应符合下列规定： 1 相邻地基沉降观测点可选在建筑纵横轴线或边线的延长线上，亦可选在通过建筑重心的轴线延长线上。其点位间距应视基础类型、荷载大小及地质条件，与设计人员共同确定或征求设计人员意见后确定。点位可在建筑基础深度1.5~2.0倍的距离范围内，由墙外向外由密到疏布设，但距基础最远的观测点应设置在沉降量为零的沉降临界点以外； 2 场地地面沉降观测点应在相邻地基沉降观测点布设线路之外的地面上均匀布设。根据地质地形条件，可选择使用平行轴线方格网法、沿建筑物四角辐射网法或散点法布设。
2.3 建筑场地沉降点标志的类型及埋设应符合下列规定： 1 相邻地基沉降观测点标志可分为用于监测安全的浅埋标和用于结合科研的深埋标两种。浅埋标可采用普通水准标石或用于直径25cm的水泥管现场浇灌，埋深宜为1~2m，并使标石底部埋在冰冻线以下。深埋标可采用内管外加保护管的标石形式，埋深应与建筑基础深度相适应，标石顶部须埋入地面下20~30cm，并砌筑带盖的窨井加以保护； 2 场地地面沉降观测点的标志与埋设，应根据观测要求确定，可采用浅埋标志。 2.4 建筑场地沉降观测的路线布设、观测精度及其他技术要求可按照本规范第5.5节的有关规定执行。 2.5 建筑场地沉降观测的周期，应根据不同任务要求、产生沉降的不同情况以及沉降速度等因素具体分析确定，并符合下列规定： 1 基础施工的相邻地基沉降观测，在基坑降水时和基坑土开挖过程中应每天观测一次。混凝土地板浇完10d以后，可每2~3d观测一次，直至地下室顶板完工和水位恢复。此后可每周观测一次至回填土完工； 2 主体施工的相邻地基沉降观测和场地地面沉降观测的周期可按照本规范第5.5节的有关规定确定。 2.6 建筑场地沉降观测应提交下列图表： 1 场地沉降观测点平面布置图； 2 场地沉降观测成果表； 3 相邻地基沉降的距离-沉降曲线图； 4 场地地面等沉降曲线图。
地面采空区沉降观测设计方案
地面采空区沉降观测设计方案 一、设计情况说明 根据煤矿有关规定，煤矿采煤工作面对应的地面区域必须进行沉降观测，根据沉降观测数据确定地表的沉降程度。 我矿对地面采空区进行了沉降观测点位的布置，在地面北部、中部、南部各设置了一个控制点，作为沉降观测点使用。 二、沉降观测的相关知识 在沉降观测之前，由于采空区距离矿区控制点较远，为方便进行观测以及布点，特在矿区控制点的基础上，在采空区布设沉降观测点。 三、观测时间、方法和仪器 由于地表可能受到影响，因此在进行沉降观测前必须对沉降基准点进行监测，在无影响的情况下，方可进行沉降点观测。每二个月观测一次。 为保证沉降观测数据的精度，进行测量时仪器和测量方法必须一致，施测时必须做到“三固定”，即：固定仪器、固定观测人员、固定的基点和转点，以此减少观测误差，提高精度。日出或日落30分钟前后影响最大，避开此时间段进行测量，雨天严
禁作业。 由于地面的起伏变化较大，故决定采用经纬全站仪代替水准仪进行地面沉降观测。 四、测区特点 由于我矿区地面高低起伏变化较大，作业时会遇见大风、降雨等天气，因此测量工作较为困难。 五、测量标准 在采空区地表中间布设一条控制基线，同时作为沉降观测点使用，共计3个点。其中2个点向采空区两侧布设1个点，1个点在采空区中部，在进行沉降观测时，对其3个点进行观测。 由于采空区地表高低起伏变化较大，基本上为大型山坡，不利于水准测量，因此采用全站仪代替水准仪进行沉降观测。 利用全站仪进行三角高程测量。采空区地表沉降基准点和沉降观测点使用全站仪进行测放，保证沉降基准点的牢固性，同时对所有点进行坐标测量，找出相对位置，在以后的观测中，若发现点位位移，必须立即进行重新布设和测量。 六、数据对比分析 根据每次测得的沉降观测点的高程，分析采空区地面的沉降规律和沉降速度，根据这些规律采取措施，降低地面的沉降速度。
边坡稳定性影响因素
边坡稳定性影响因素 边坡稳定性影响因素： （1）坡底中结构面对边坡稳定性的影响.破底的稳定性直接影响整个山体的稳定性 （2）外力对边坡的影响。例如：爆破，地震，水压力等自然和认为因素，而导致边坡破坏。 （3）边坡外形对边坡稳定性的影响。比如，河流、水库及湖海的冲涮和淘涮，使得岸坡外形发生变化，从而使这些边坡发生破坏，这主要由于侵蚀切露坡体底部的软弱结构面使坡体处于临空状态，或是侵蚀切露坡体下伏到软弱层，从而引起坡体失去平衡，最后导致破坏。（4）岩体力学性质恶化对边坡稳定性的影响。比如风化作用对边坡稳定性的影响，这主要是由于风化作用使坡体强度减小，坡体稳定性降低，加剧斜坡的变形与破坏，而且风化越深，斜坡稳定性越差，稳定坡角就越小。 边坡稳定性相关延伸： 边坡稳定性控制技巧 边坡防护设计的主要原则 1、安全第一．质量保证 边坡的防护直接影响到交通的安全，目前，我国的防护工作主要是由边坡起防护作用，对自然灾害和人为因素造成的塌方、陷落等起到很好的防护作用，对交通设施的安全顺畅运行，对车辆行使的安全，起
着巨大的作用。因此，在设计边坡时，首先要考虑的是边坡的质量问题，要在保证边坡防护设施自身的质量过硬的情况下，考虑防护设施起到的安全作用，要以防护坡的安全系数为设计的首要考虑因素。要从设计上保证边坡防护设施的防护质量，以安全作为防护的第一要素，确保边坡的防护能在实际中起到防护的作用。为安全使用、交通的顺畅起到应有的作用。 2、考虑地理环境，因地制宜 随着我国交通设施的进一步完善，穿越范围越来越广，所处的地形地貌多种多样，各有特点，各不相似。因此，就给边坡防护的设置带来了许多复杂的问题，在不同的地方因为地质情况的差异、气候情况的不同、环境的差别等，公路边坡的建设情况也不一样。一般边坡崩塌所遇到的问题可以归为3类，即落石型、滑坡型、流动型，而这3种坍塌形式是由于不同的地质地理环境造成的。比如落石型一般是发生在较陡的岩石边坡，因为在一定的条件下岩石边坡的岩层会产生裂缝、渗水，经过长时间的风化和外力作用，裂缝会逐渐扩大，在雨水侵蚀下，裂缝中充满水，产生侧向静水压力作用，造成崩坍。在设计时，就必须注意对岩石裂缝产生进行控制，采取积极的防水措施。所以因为所面临的防护问题不一致，因此在设计边坡的防护设施时，必须因地制宜，在充分了解工程所在地区的地理和环境及气候等具体的情况下，对所面临的各种潜在隐患进行预测，进而根据防护的需要，设计出与该地区相匹配的防护手段。绝对不能教科书式的照搬照抄，就把
高速公路采空区地面变形计算及处理措施
高速公路采空区地面变形计算及处理措施 摘要：本文主要针对高速公路采空区地面变形问题进行分析，提出了高速公路采空区地面变形的计算方法，以期能够为高速公路采空区的地面变形计算问题提供参考，提升高速公路建设的效果，同时对高速公路采空区地面变形计算的处理措施进行了深入研究。 关键词：高速公路；采空区；地面变形；计算 一、前言 随着我国高速公路数目的增多，高速公路采空区的地面变形计算也显得更加重要，只有做好了采空区的地面变形计算，才能够提升采空区的施工水平和建设质量。 二、采空区介绍 采空区，主要分为小型采空区以及大面积采空。在这我们主要讨论的是小型也就是浅层采空。 小型采空区也称为人为坑洞，是人们为了各种目的在地下挖掘后遗留下来的洞穴，它一般是手工，采空范围较窄，开采深度较浅，无规则，少支撑。小型采空区又分为掏煤洞、掏砂洞、掏金洞、坎儿井，在贵州西部的高速公路勘察设计中，主要以掏煤洞这种小型的采空是最为常见的，这类小采空区它们一般主要有以下一些特点：分布于埋藏浅且易于开采的含煤地层中，主要形状以平洞及斜井为主，煤洞长，多有岔洞，洞门处有简单支护，洞口多有弃渣堆砌的痕迹，且遇见地下水后就停止挖掘，由于采空设备有限，采空范围狭窄，多呈巷道式，不会产生移动盆地，但因为开采深度较浅，又任其坍落，底边变化较剧烈，主要的一些变形类型有地表塌陷和开裂等，地表裂缝的分布常常与开采工作面方向平行，且随开采面的推进而不断向前发展，除极浅的采空区外，裂缝一般上宽下窄，且无显著位移。 三、采空区地表移动监测网的设计 1、公路的采动响应性能分析 由于开采沉陷，采空区地表将产生2种移动和3种变形：垂直下沉、水平移动、倾斜、曲率与水平变形。采动移动与变形将导致道路工程在通过采空塌陷区时可能会发生路基路面病害、桥梁或隧道病害等，如路基的过量沉陷或差异沉陷导致的开裂、路基坡度的变化，水平移动与变形导致的路基压缩或拉伸引起坡度、竖曲线现状改变和沿路线方向的改变，地表倾斜和水平变形对路基稳定性的影响等。 根据铁路下采煤研究结果，路线发生突然的、局部的沉陷，危害较大，而大
采空区处理
当开采完成形成采空区后，在上覆压力和地下水等因素的作用下，该煤柱和开采区两侧的煤层软化，失去强度，导致上覆岩体塌陷、冒落，形成滑坡。 地下采空区对采矿工程的危害是显著和累积叠加的，主要体现在二个方面：一是采空区矿柱变形、破坏、顶板大面积冒落、岩移，造成地表沉陷、开裂和塌陷，破坏地面环境和影响露天作业，更为严重的是采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏；另一方面在矿山开采过程中，采空区围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窿积水，发生突水事故，淹没坑道和工作面，造成巨大经济损失。 矿体开采后，采场的原始应力状态被破坏，从而致使应力重新分布，时常导致矿柱失稳破坏。这种矿体开采后，当矿杜承受的应力超过自身强度时，发生的不连续的发散突变，即矿柱失稳破坏的现象。 其灾害的主要表现形式有:片帮、冒顶、突水、地震、岩爆、冲击地压、地面塌陷、地面沉降、地裂缝以及由其导致的滑坡、泥石流、地表植被破坏等多种形式。 在采空区与巷道坍塌方面，主要采用的防治技术有充填、加固、封闭和崩塌四种。在地下突水防治方面，目前主要采用注浆堵水和探放水技术。 我国地下开采矿山目前的实际情况是采空区灾害发生频繁，因事故死亡人数和国外同类相比相对较高，安全生产形势相当严峻，危及到人民群众的生命安全，对生态环境造成了严重破坏，给国家造成了巨大的经济损失，制约了我国矿山企业的可持续发展。 长期以来，国内外许多专家学者针对采空区围岩的稳定性作了大量的理论研究工作，提出了许多控制采空区灾害的实用技术。 采空区处理 对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四大类。加固法处理采空区主要在采空区土方修建公路、隧道等工程时应用较多。由于成本较高，技术难度大，所以目前在矿山的开采阶段应用较少。在具体的采空区处理过程中，由于各个矿山存在的采空区数量、其所处位置、形态特征不一样，必须针对各采空区的特点和条件，分别采取相应的处理方法。有时采用两类
施工过程中的建筑物沉降规律分析
施工过程中的建筑物沉降规律分析 摘要:本文通过对北京市水科院综合楼（C座）工程沉降观测作业的具体实施以及对沉降观测成果中大量的数据 进行细致的分析和研究，得出了一套完整的、合理的、能够指导施工生产的建筑物沉降与变形理论。这包括对沉降观测水准点的布置及测设、沉降观测、建筑物变形与裂缝观测以及在沉降观测过程中经常遇到的技术问题和处理措施等。其目的在于在施工过程中准确无误地掌握后浇带的浇筑时间，避免建筑物由于不均匀沉降而出现结构裂缝。 关键词:后浇带，沉降，测设，变形 Abstract: this article through to the Beijing ShuiKeYuan building (C a) engineering settlement observation of the concrete implementation of homework and subsidence observation results of a large amount of data and detailed analysis and research, and draw the conclusion that a set of complete and reasonable, can guide the construction production building settlement and deformation theory. This included the settlement observation point of the arrangement and the level set, settlement observation, building deformation and fracture observation and in settlement observation frequently
影响结构强度和稳定性的因素
影响结构强度和稳定性的因素通过今年发生的雪灾和地震图片资料让学生感受到结构被破坏 的情景，提出我们如何理解“结实”这个词的含义，并对结构的强度的描述进行探究，加深学生对结构强度的理解；接下来结合学生熟悉的、身边的生活事例，借助于多媒体演示、小试验等方法引导学生探究影响结构强度主要因素。 课堂中引入学案，目的是更加突出以学生为主体，教师为主导的教学方式，使学生真正成为课堂的主人。 四、教学过程 第一环节情景导入 首先利用多媒体播放今年1月我国南方地区遭受雪灾袭击及5月汶川地震的图片资料，灾难过后很多结构受到破坏，让学生感受到结构被破坏的情景，引出课题——影响结构强度的因素。 然后给出本节课的学习目标，让学生明确学习目标是：了解材料、形状和连接方式是如何影响结构的强度的。 第二环节知识构建 一、结构强度的含义 1、结构强度含义 通过结构内力的计算和进行应力计算（课本26页）引出容许应力含义并引出结构强度的定义：
结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。 小实验：绳子和粉笔的变形能力和结实程度 对课本给出的定义进行质疑，引导和说明结构强度与是否被破坏有关。最终得出结构的定义是：抵抗破坏的能力 第三环节合作探究 实践与体验：每三位同学一张A4纸，如何能让它承受最大的重量（有的组有浆糊和双面胶，一些组没有进行对比） 通过是同学们的动手实践和思考，理解影响结构的强度的因素主要有：材料、形状和连接方式 并提出：除此之外还有那些因素会影响结构的强素呢？ 二、知识点拓展 （一）工业用型材的截面形状 首先通过图片资料让学生了解工业上常用各种型材的截面形状教师引导：我们已知道用于结构材料的截面尺寸大小直接影响受力的大小，对于同种材料来说，截面积越大承载能力越强。那么我们现在进一步研究另一种情况：两个截面面积相等，但形状不同的截面中，究竟哪一种截面更有利于结构的强度？ 通过实际生产生活中常用的典型结构--------圆形截面、矩形截面和工字形梁的截面形状来进行分析，工字形梁的截面更有利于减轻材
采空区塌陷处理措施方案
深度解析：采空区地面塌陷勘察与设计！ 本文从采空区塌陷勘察、采空区塌陷治理设计两方面展开： 一采空区塌陷勘察 主要依据：高速公路采空区（空洞）勘察设计与施工治理手册； 岩土工程勘察规； 铁路工程不良地质勘察规程； 一）采空区分类： 1、按采煤方法与顶板管理方法分类： （1）长壁陷落法采空区：由长壁大冒顶采煤法形成的采空区 （2）短壁陷落法采空区：由短壁自由冒顶采煤法形成的采空区（3）巷柱或房柱式采空区：由巷柱或房柱式采煤法形成的采空区 （4）条带法或填充法采空区：由条带或填充采煤法形成的采空区 2、按采煤深厚比可分为以下几类： （1）浅层采煤区：开采深、厚比小于40的采空区； （2）中深层采空区：开采深、厚比大于40，但小于200的采空区； （3）深层采空区：开采深、厚比等于或大于200的采空区。 3、按煤矿采空区形成和停采的时间分类： 可以分为新采空区和老采空区两种。 新采空区是指现采空的采空区，其地表移动、变形尚未发生或正
在发生过程中，或位于正在采煤的采区、采煤工作面近旁的采空区已放顶，地表移动、变形和移动盆地正在发生、发展中。 老采空区是指已停采闭矿的矿区或已停采的采空区，其地表移动、变形和移动盆地等已形成并趋于稳定的采空区。 采空区地面变形灾害包括地面塌陷、地面沉降、地面开裂（地裂缝）等。勘察围应大于地面变形围。 1998年5月发生的临澧县衫板乡石膏矿塌陷，直径达47米。 (一) 主要任务 查明老采空区上覆岩层的稳定性,预测现采空区和未来采空区的地表移动和变形特征，对工程场地的适宜性进行评价。在此基础上，提出预防、整治的对策和方案。 可行性研究勘察阶段 1、该阶段应以收集资料、工程地质调查、采矿情况调查为主，辅之以大比例尺航卫片解译，必要时可布置少量勘探工作。其工作容
重力沉降规律及设备
重力沉降规律及其设备 摘要：介绍了重力沉降的规律以及重力沉降的四种类型，对一些常用的重力沉降设备进行了总结。 关键词：重力沉降规律；设备 1.重力沉降 利用分散介质与分散物密度的差异，在重力作用下，使之得到分离的过程。重力沉降原理：固体颗粒在做同一水平运动的同时做向下的沉降运动，由于颗粒密度的不同，导致沉降速度不同。密度大的先沉降，密度小的后沉降，因此使之分离。沉降类型有自由沉降、絮凝沉降、成层沉降和压缩沉降。 1.1自由沉降 废水中的悬浮固体浓度不高，而且凝聚性时发生自由沉降。固体颗粒不改变形状和尺寸，不互相粘和，各自独立地完成沉降过程。发生自由沉降的颗粒的沉降速度在经过一定的沉降时间后保持不变，现象是水从上到下逐步变清。在沉砂池和初沉池的初期沉降类型是自由沉降。 1.2絮凝沉降 固体浓度也不高（ss为50-100mg/L），但具有凝聚性时发生絮凝沉降。在发生絮凝沉降的过程中，颗粒互相碰撞、粘合，结合成较大的絮凝体而沉降；沉降的过程中颗粒尺寸不断变化；颗粒的沉降速度是变化的。水是逐步变清的，但可观察到颗粒的絮凝现象。在初沉池的后期和二沉池的初期沉降类型为絮凝沉降。 1.3成层沉降 废水中的悬浮颗粒物的浓度提高到一定程度时（ss大于500mg/L）发生成层沉降。沉降过程中每个颗粒的沉降将受到其周围颗粒存在的干扰，沉降有所降低，在聚合力的作用下，颗粒群结合成为一个整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。可观察到水与颗粒群之间有明显的分界面，沉降的过程实际上是该界面下沉的过程。在二沉池的后期和浓缩池的初期发生成层沉降。 1.4压缩沉降 废水中悬浮物的浓度很高时发生压缩沉降。沉降时固体颗粒互相接触，互相支撑，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体被挤出界面，固体颗粒群被浓缩。颗粒群与水之间有明显的界面，但颗粒群部分比成层沉降时密集，界
沉降开题报告
浙江建设职业技术学院城市建设工程系 地籍测绘及土地管理信息技术专业 岗位综合实训 开题报告（论文类）
文献综述（国内外研究现状分析）： (1)前言 沉降变形监测首先是把握工程建构（筑）物的稳定性，为安全运行诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取措施；其次是科学上的意义，包括根本的理解变形的机理，进行工程设计的理论，进行反馈设计以及建立有效的变形预告模型。目的是把握建筑物的实际性状，科学、正确、及时的分析和预告工程建筑物的变外形况，对工程建筑物的施工和运营治理极为重要。沉降变形监测涉及工程丈量、工程地质、水文、结构力学、地球物理、计算机科学等诸多学科的知识。 (2)现状分析 随着现代城市的不断发展，高层建筑在世界范围内兴起。为了掌握建筑物的稳定性，和保证建筑物的正常使用寿命和建筑物的安全性，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料以及相应的沉降参数，以及为了更好的理解变形的机理，验证有关工程设计理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型，对建筑物的沉降观测的必要性和重要性愈加明显。随着科技的不断发展，和测绘人的不懈努力，沉降监测的手段和方法不断的多样化，因此选择最优的监测手段，正确的分析监测数据是非常有必要的。 所谓的变形监测就是利用测量与专用仪器的方法和对变形体的变形现象进行监视观测的工作。工程的变形监测分析与灾害预报是20世纪70年代发展起来的新兴学科，由工程建筑物以与工程建设有关的对象所可能引发的灾害，关系到人民生命和财产的安全，受到国际社会的广泛关注许多国际学术组织，如国际大地测量协会（IAG）、国际测量师联合会（FIG）、国际岩石力学协会（ISRM）、国际大坝委员会（ICOLD）和国际矿山测量协会（ISM）等，都非常重视该领域的研究，定期举行学术会议，交流研究对策。纵观国内外数十年变形监测的发展历程，工程和局部变形监测方面，地面常规测量技术、地面摄影测量技术、特殊和专用的测量手段以及以GPS为主的空间定位技术等均得到了较好的应用。其中，常规地面测量方法的完善与发展，其显著进步是全站型仪器的广泛使用，尤其是测量机器人（RTS），为局部工程变形的自动监测或室内监测提供了一种很好的技术手段，它可进行一定范围内无人值守、全天候、全方位的自动检测，且其精度可达到亚mm级；在地面摄影测量技术中目前采用传统测量手段所布设的工程变形监测网，为一维和二维的监测网，通常是水平变形和垂直位移分别布网测设，而现在采用GPS建立的工程变形监测网，可直接测定变形体的三维空间变形。目前对于变形监测网的数据处理的方法主要有经典自由网平差（间接平差
采空区基本知识
采空区 采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区的存在使得矿山的安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害。 由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点，因此，如何对地下采空区的分布范围、空间形态特征和采空区的冒落状况等进行量化评判，一直是困扰工程技术人员进行采空区潜在危害性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题。 目前，地下空区已经成为制约矿山发展的一个重要难题，随着矿山向深部开采，地压增大，地下空区在强大的地压下，容易发生坍塌事故，尤其对地下转露天开采的矿山影响很大；地下开采残留大量的采场、硐室、巷道没有进行及时处理，对露天开采带来了严重的隐患，同时给矿山工作人员和设备带来严重的威胁。 自20世纪末以来，我国矿业开采秩序较为混乱，非法无序的乱采滥挖在一些矿山及其周边留下了大量的采空区，这是影响目前矿山安全生产的主要危害源之一。如河南栾川钼矿、广西大厂矿区、甘肃厂坝铅锌矿、铜陵狮子山铜矿、云南兰坪铅锌矿、广东大宝山矿、湖南柿竹园矿等许多矿山都存在大量的采空区，致使矿山开采条件恶化，引起矿柱变形、相邻作业区采场和巷道维护困难、井下大面积冒落、岩移及地表塌
陷等，更为严重的是空区突然垮塌的高速气流和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏，这些都给矿山安全生产构成严重威胁，并造成环境恶化、矿产资源严重浪费。解决上述问题的前提条件就是要科学地探查井下空区的即时状态和空间形状，为空区安全治理和资源回采提供准确的设计依据。结合栾川钼矿的实际工程地质条件，利用地下空间和采空区三维激光系统(C-ALS)对矿山的部分空区进行探测，了解其空区的形状、大小和位臵，运用其自带的软件进行编辑与成图。从而确定空区在矿山平面图上的具体位臵，为空区的处理提供可靠的理论依据，从而确保作业工人和设备的安全。 目前世界上先进的采空区整体解决方案是利用高密度电法等地球物理方法探测到采空区的大概位臵，再使用C-ALS等激光扫描设备对采空区进行数字化和可视化，达到科学探测采空区的目的。 处理方法 采空区的处理方法一般有： 垮落法、充填法、支撑法、缓慢下沉法。 煤矿采空区 是指在煤矿作业过程中，将地下煤炭或煤矸石等开采完成后留下的空洞或空腔。在对煤矿开采过程中，采空区常常给煤矿的正常生产带来危害。由于在煤矿开采过程中采空区存在大量的遗留的浮煤，浮煤的存在为煤矿自燃提供了物资条件。煤矿自燃严重威胁着煤矿的安全生产、制约着煤矿的生产，而采空区煤矿自燃在煤矿自燃发生总体中占有重要的部分。我国国有重点煤矿中采空区煤矿自燃占自燃火灾的60%，其中绝
采空区地表沉降影响因素研究
采空区地表沉降影响因素研究 孙 超 1,2 ,薄景山 1,3 ,刘红帅1,齐文浩 1 1.中国地震局工程力学研究所,哈尔滨 150080 2.吉林建筑工程学院勘查工程系,长春 130021 3.防灾科技学院地震工程系,河北三河 065201 摘要:采空区地表沉降影响因素众多,以有限元软件A N SYS 为基础,利用数值模拟方法的灵活性,分别对各主要影响因素进行分析。选用适合于岩土类材料的德鲁克-普拉格本构模型,利用A NSY S 特有的/杀死单元0命令模拟矿体被采出,再通过/激活单元0命令模拟采空区被填充。分别研究了开采深度、开采厚度、地形条件、采空区填充等因素对地表沉降的影响。结果表明:随开采深度的增加,地表变形随之降低;随开采厚度的增加,地表变形增长较快;随着地形坡度的变化,采空区地表移动盆地逐渐向地势较低方向移动;矿体开采后及时充填,对控制地表变形效果显著。 关键词:采空区;地表沉降;A NSY S;德鲁克-普拉格模型 中图分类号:P642.2 文献标识码:A 文章编号:1671-5888(2009)03-0498-05 收稿日期:2008-12-17 基金项目:国家自然科学基金项目(50808164) 作者简介:孙超(1978)),男,黑龙江绥阳人,博士研究生,讲师,主要从事地下结构、岩土工程抗震方面研究,E -mail: sunchaobox @https://www.360docs.net/doc/9618316210.html, 。 Study on Influencing Factors of Ground Settlement over Mined -Out Area SUN Chao 1,2,BO Jing -shan 1,3,LIU H ong -shuai 1,Q I Wen -hao 1 1.I nstitu te of E ngineer ing M echanics ,China E arthquake A d ministration,H arbin 150080,China 2.I nv estig ation E ngineer in g Dep artment,J ilin Institute of Ar chite ctu re and Civ il Eng inee ring ,Chang chun 130021,China 3.Ear th quake Engineer ing Dep artment,I nstitute of Disater Pr ev ention Sc ienc e and Te chnology ,Sanhe ,H e bei 065201,China Abstract:There are many factor s to influence on the g round settlement in mined -o ut area.Based o n the finite element software ANSYS,making use o f the flexibility of numerical sim ulation method,the main factor s are analyzed respectively.The Druker -Prag er m odel is chosen,w hich is suitable to simulate the m aterials of rock and soil.-Kill Elem ent .co mmand is used to simulate the situation of ex plo iting,and then the co mmand of -Activ ate Element .in ANSYS is used to sim ulate that the mined -out ar ea is filled.T he influence of each factor in the g round settlement o ver m ined -out area is studied r espectively such as depth,thickness of the mined -o ut area,the topog raphic co ndition and the filling of the mined -out area.The r esult show s that the gr ound settlement decreases w ith the increase of the mining depth,the g round settlem ent increases obviously w ith the increase of m ining thickness,the basin m ovement w ill m ove to the low er direction w ith the change of topogr aphty ,and it w ill reduce the gr ound settlement ev idently to fill the mined -o ut ar ea in time after mining. Key words:mined -out area;g round settlement;ANSYS;Dr ucker -Prag er model 第39卷 第3期 2009年5月 吉林大学学报(地球科学版) Jour nal of Jilin U niver sity(Ea rth Science Editio n) Vo l.39 No.3 M a y 2009
采空区地表沉降观测设计
B1003W01工作面采空区地表 沉降观测设计
单位：沙吉海煤矿生产技术部 时间：2014年8月 B1003W01工作面采空区地表沉降观测设计 一、设计情况说明： B1003W01工作面于2014年7月31日正式投产试运行，根据煤矿有关规定，煤矿采煤工作面对应的地面区域必须进行沉降观测，根据沉降观测数据确定地表的沉降程度。 沙吉海生产技术部依据相关规定，于2014年8月进行了地表沉降观测点位的布置。在采空区地表中部设置12个控制点，在采空区边界设置14个点确定采空区的边界范围，同时作为沉降观测点使用。 二、沉降观测的相关知识
2.1 沉降观测网的布置 在沉降观测之前，由于采空区距离矿区控制点较远，为方便进行观测以及布点，特在矿区控制点的基础上，在采空区布设沉降基准点和沉降观测点。 2.2 沉降基准点和沉降观测点 在采空区附近设置3个沉降基准点，一个为混凝土浇筑永久点，2个为挖坑埋设方木作为标记（500mm×100mm×100mm）。沉降观测，是根据基准点进行的，因此要求基准点的位置在整个变形观测期间稳定不变。为保证基准点高程的正确性和便于相互检核，布设基准点数目应不少于三个并构成基准网。埋设地点应保证有足够的稳定性，设置在受压、受震范围以外。为了观测方便及提高观测精度，基准点距观测点不要太远，一般应在100m范围内；否则，还应布设工作基点。基准点在开工前埋设并精确测出其高程。沉降观测点是固定在待测对象上的测量标志，应牢固的与待测对象结合在一起，便于观测，并尽量保证在整个观测期间不受损坏。观测点的数量和位置，应能全面反映待观测对象的沉降情况，尽量布置在沉降变化可能显著的地方。观测人员应经常注意观测点变动情况，如有损坏及时设置新的观测点。 2.3 观测时间、方法和仪器 由于地表可能受到才懂影响，因此在进行沉降观测前必须对沉降基准点进行监测，在无影响的情况下，方可进行沉降点观测。 为保证沉降观测数据的精度，进行测量时仪器和测量方法必须一
老采空区上建高层建筑物的地基稳定性综合评价
老采空区上建高层建筑物的地基稳定性综合评价 钱自卫 姜振泉 吴慧蕾 （中国矿业大学 资源与地球科学学院 221116） 摘要 随着经济建设的发展，采空区上方修建建筑物的稳定性评价将越来越重要。本文以某高层为例，通过调查煤层，地层及采矿情况，分析现场钻探、物探资料，最后采用有限元数值分析方法及max C D z H H h ≥+稳定评价方法对地基稳定性进 行综合评价，并对地基的处理提出建议。 关键字：采空区、附加应力、活化、有限元法、地基稳定性 Comprehensive evaluation of foundation stability about high-rise building to be built above mine goaf Abstract With the development of economic consolidation, it becomes more and more important to evaluate the stability of the building above the mine goaf. This paper take a high-rise building as an example, firstly make clear of the conditions of the coal bed 、stratum and mine, then analyze the data of drilling and geophysical prospecting. Finally, make a comprehensive evaluation of the stability of the foundation by using finite element numerical simulation and max C D z H H h ≥+, finally giving suggestion on foundation treatment. Key words: mine goaf, additional stress, activation, finite element, foundation stability 0 序言 随着经济建设的发展，在老采空去上建设性的建（构）物将渐渐的成为一种必然趋势，所以对老采空区稳定性的影响以及其自身安全的研究越来越收到专家学者的重视。但是在煤层采出后,使采空区周围及上覆岩体内部结构遭到破坏。老采空区上覆岩层虽然在经过一定时间自然压实后基本趋于稳定,但若在其上方地表新建建筑物时, 部分采空区会出现“活化”现象，对建筑工程安全造成严重的威胁。因此,必须对老采空区新建建(构)筑物地基的稳定性进行评价,并结合具体情况,采取相应的处理措施,以保证新建建(构)筑物的安全。 论文以徐州贾汪某待建大厦工程为例，对采空区地基稳定性进行了综合评价。 1 工程概况 评价区位于徐州市贾汪区，拟建大厦设计为18层，建筑面积约20000 m 2的
大机起道后道床沉降规律及其控制
大机调纵后道床沉降规律及其控制 天津工务段赵要武齐辉 2006年10月 摘要：为准备铁路第六次大面积提速，首要的任务就是要改造目前的运营设备，其中线路设备改造自然而然得首当其冲，这必然少不了更换钢轨、曲线改造、纵断面坡度调整等等施工项目。本论文着重研究和解决的问题就是在改造和调整线路纵断面坡度时，大机起道过后道床的沉降情况：沉降与起道量、起道后时间长短等的关系以及为解决道床沉降，大机起道施工过程中应采用的施工组织措施等等。 关键词：大机作业起道量道床沉降最小二乘法 一、绪论 目前在实际的线路大中修等施工当中，对于工后道床的沉降这一问题，基本都凭经验和施工现场的实际情况进行简单的处理，如在设计起道量的基础上再加大起道量，增加大机稳定车的密度，两捣一稳换为一捣一稳等措施。但是，很显然，在设计起道量的基础上再加大起道量，加大多少，如何在量上进行界定，没有一个理论上的依据。另外，增设稳定车在一定程度上可以对工后沉降起到一定的缓解作用，但是对于整体的实际沉降却无能为力，这种机械组织无疑又是一种浪费。 因此，对于工后道床沉降规律急需从理论上进行掌握，对施工量（起道量）和沉降量的关系从量上加以更明确、更科学的界定，从而更好、更准确地对施工进行指导，进而保证施工快速、高质量地完成。
二、沉降规律摸索及直线拟合 1、数据采集 数据采集，即沉降量变化情况调查是在第六次提速津浦线调整纵坡的大机作业前期施工中完成的。津浦线我段施工任务管内（30km+000～237km+800）正线为跨区间无缝线路，铺设60kg/m重型钢轨，Ⅲ型轨枕，充填花岗岩石碴，客车图定列数58对，货车图定列数26对，平均静载重58.5吨。调坡施工组组织了大机捣固施工后的沉降情况调查，在大机起道前，现场进行起道量标注，利用平板尺（3米长，正中安置水平珠）将既有轨面高度和设计起道量标注在接触网支柱上，如图1： 图1测量道床沉降量 大机起道后随即进行沉降调查，每天用图示方法跟踪测量一次经列车碾压及线路震动后实际轨面标高，获得与设计（实际）轨面高的
路堤沉降及压实度变化规律的有限元分析
路堤沉降及压实度变化规律的有限元分析 发表时间：2017-12-11T16:07:55.390Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：刘冠钊[导读] 摘要：路堤是许多交通设施的基础，而路基沉降和变形问题是诱发各种交通建设质量通病的一个重要而不可忽视的因素。因此对路堤基沉降变形规律的研究就显得尤为重要和迫在眉睫。本文通过对路堤填筑过程进行渗流应力耦合模拟，分析了高填方路基沉降变形规律及压实度变化规律。以期为类似工程提供参考。 佛山市盛方达建设工程检测有限公司广东佛山 528000 摘要：路堤是许多交通设施的基础，而路基沉降和变形问题是诱发各种交通建设质量通病的一个重要而不可忽视的因素。因此对路堤基沉降变形规律的研究就显得尤为重要和迫在眉睫。本文通过对路堤填筑过程进行渗流应力耦合模拟，分析了高填方路基沉降变形规律及压实度变化规律。以期为类似工程提供参考。 关键词：路堤；沉降变形；压实度；规律 1 引言 填土被广泛用于路堤、堤坝、渠道和地基工程，填土的质量指标主要用压实度表示。在路堤施工中，如果填土工程的压实度达不到标准，对路堤而言，将产生过大的工后沉降，导致路面开裂，致使路面结构早期破坏，大大影响了路堤的使用寿命。因此，路基压实可增加路基的强度及稳定性，并可降低工程后期的路基沉降量。为了探寻填方路堤在压实度以及沉降量受填筑路堤高度的影响特点，文章进行了以下研究。 2 计算模型及边界条件 GeoStudio是一套专业、高效而且功能强大的适用于地质工程和地质环境模拟计算的仿真软件。本研究就是通过采用GeoStudio有限元软件，对路堤填筑过程进行应力-渗流耦合模拟，获得路堤和地基的应力应变分布规律，进而研究路堤沉降和压实度在各种工况下的变化规律。 依据地质勘测资料，地表存在约12m深的粘性土，之下为岩基，基岩的变形远小于地基粘土，其变形可以忽略。因此路基以下的地基深度取12m，表层3m为坡积粘土，之下9m为残积粘土。路堤填筑之前地下水位位于地下2m处。地基表面从堤脚向两侧延伸宽度为35ra。按照双向四车道路基宽度设计标准，不同高度路堤的堤顶宽度一般为26m。堤高8m以内的路堤采用一级1：1.5的坡比；堤高大于8m的在8m处设置2m宽的平台，平台以下采用1：1.75的坡比。 按照分析方案，分别采用高6m、8m、12m、16m和20m的路堤建立模型（初始压实度都采用93%），研究不同路堤高度下完工时和路堤沉降稳定后的路堤沉降规律和各层压实度变化。分析时每层的填筑厚度为1m，每3d填筑一层，接着填筑下一层直至路堤顶面。对于16m和20m路堤，若采用3d填筑1m的施工速度进行模拟，由于施工速度较快，孔隙水压力来不及消散，且路堤较高，填到顶面完工时的抗滑安全系数小于1，即路堤会失稳，计算所得的变形分布规律也出现异常，因此最终采用8d填筑1m的填筑速度进行模拟。 所建立的计算模型如图1所示（图中为路堤高16m）。地基底面边界为x和y双向约束；不透水边界。地基左右两侧为x方向约束，允许竖向自由沉降；地下水位以下设置为已知水头边界条件。地基表面和路堤表面都为自由排水边界。整个路堤和地基剖分为四边形或三角形网格，网格尺寸约1m。 3 不同高度路堤的沉降变化规律 软件计算结果分析表明，填筑完工时，沉降量最大值都出现在路堤轴线、距堤基约1/3至1/2堤高处。在沉降量最大值周围，沉降量按椭圚形等值线向外逐渐递减，如图2所示，图中为完工时16m高路堤沉降量（m）等值线图。路堤的高度越大，完工时路堤的最大沉降量也越大。 当路堤沉降稳定时，不同高度的路堤的堤身沉降量的分布规律与完工时类似，但沉降量更大。沉降量最大值都出现在路堤轴线、距堤基约1/2堤高处。在沉降量最大值周围，沉降量按椭圆形等值线向外逐渐递减，如图3所示，图中为沉降稳定时16m高路堤沉降量等值线图。路堤的高度越大，沉降稳定时路堤的最大沉降量也越大。 通过分析高填方路堤计算过程中的沉降变化，还发现，随着路堤填筑的进行，路堤沉降最大值点在横断面位置并不固定。当路堤高度处于较低（4ra和8m）位置时，沉降量出现两个对称的极值，分别在路堤两侧距坡面一定距离、距地基表面约1/3填土高度处。当路堤高度较高（＞12m）时，沉降量最大值出现在路堤轴线距地基表面约2/5堤高处。图4为16m高路堤在不同填筑高度（4m、12m）时的沉降量（m）等值线图。由图可知，完工时，随着层高的增大，路堤的沉降量逐渐增大。
斜坡稳定性影响因素、
斜坡稳定性的影响因素 斜坡的稳定性受多种因素的影响，主要可分为在因素和外部因素。在因素包括：地形地貌、岩土体类型和性质、地质构造等。外部因素包括水、地震、人类活动等。因是最根本的因素，决定着斜坡变形破坏的形式和规模，对斜坡稳定性起控制作用；外因是变化的条件，是通过因而起作用，促使斜坡变形破坏的发生和发展，外因常常成为斜坡变形破坏的触发因素。 1、地形地貌 地貌条件决定了边坡的形态，对边坡稳定性有直接的影响。例如：对于均质斜坡，其坡度越陡，坡高越大则稳定性越差。对边坡的临空条件来讲，工程地质条件相类似的情况下，凹形坡较凸形坡稳定。从区域地形地貌条件看，斜坡变形破坏主要集中发育于山地环境中，尤其在河谷强烈切割的峡谷地带。我国由于挽近地质时期大洋板块和大陆板块相互作用的制约，西部挤压隆起，东部拉陷落，形成了西高东低的台阶状地形，可明显地划分出三个台阶。处于两个台阶转折地带的边缘山地，山谷狭窄、高耸陡峻，地面高差悬殊。因此斜坡变形破坏现象十分发育。 2、岩土体类型和性质 斜坡岩土体的类型与性质是影响斜坡稳定性的根本因素。包括岩土体的成因类型、组成矿岩土体的矿物成分、岩土体的结构和强度。在坡形（坡髙和坡角）相同的情况下，显然岩土体愈坚硬，抗变形能力愈强，则斜坡的稳定条件愈好；反之则斜坡稳定条件愈差。所以，坚硬完整的岩石（如花岗岩、石英砂岩、灰岩等）能形成稳定的髙陡斜坡，而软弱岩石和土体则只能维持低缓的斜坡。 由岩浆岩组成的斜坡较好，但原生节理发育也常发生崩塌，特别在风化强度强烈地区，由于风化营力的作用，使风化带的岩石强度降低，常导致斜坡崩塌。 沉积岩组成的斜坡由于具有层理结构，而层理面常常控制斜坡的稳定性。沉积岩层常夹有软弱夹层，如厚层灰岩中夹泥灰岩，砂岩中夹泥岩等，这些软弱面常易构成滑动面。 变质岩组成的斜坡，尤其深变质岩，如片麻岩、石英岩等其性质与岩浆岩相近，所以斜坡稳定性一般比沉积岩好。由黄土和粘性土组成的斜坡，强度较低，所以滑