开采沉陷在土体中传递的实验研究

为了探索开采沉陷在土体中的传递规律，设计了相似材料模型实验系统，实验结果表明，开采沉陷边界在土体中的与土层的性质是密切相关的；地表下沉由采动引起的基岩面下沉、地下水位下降引起的下沉、附加荷载引起的下沉和土体的流动组成，实验结果可以解释目前所出现的厚表土层地区的特殊沉陷规律。     

开采沉陷引起地表土体裂缝极限深度探讨

为了确定煤层高强度开采引起的非连续变形对地面建(构)筑物的破坏程度,对开采引起的地表土体裂缝极限发育深度进行了探讨.首先分析了天然土体内的三向应力状态,结合开采沉陷对土体内应力变化的扰动规律,得到了开采引起的土体中应力分布规律和裂缝发育扩展的原因.结合统一强度理论,提出了理论上较为完备的开采引起的土体裂缝极限发育深度计算方法.与现场实际开挖裂缝深度的比较结果表明,该方法的计算结果具有较高的可信度.     

煤层开采地表裂缝发育深度探讨

探讨煤层开采引起的地表裂缝发育深度规律。通过对Griffith-Mohr联合断裂准则进行分析、推理,认为煤层开采引起的地表裂缝深度有一定范围,主要与土体的物理力学性质有关,并提出了开采地表裂缝最大深度的计算公式。     

矿山开采沉陷的完备预计模型

针对厚表土层沉陷的复杂性,研究了土体受直接开采沉陷后引起的失水固结和排水固结的计算方法,沉陷土体产生流动的条件和计算方法及地表裂缝发育演化的规律等。通过研究获得了一个完备的开采沉陷预计模型,即地表沉陷=开采直接影响模型+附加固结沉陷模型+附加流动沉陷模型;获得了地表裂缝深度和宽度的估算公式。所获得的成果可以全面解释厚表土层条件下所体现出来的各种特殊规律,比较准确地预报地表的移动变形和裂缝情况,实践证明可以有效地应用于生产实际。     

黄土沟谷区浅埋煤层开采斜坡变形破坏机理

为了分析浅埋煤层开采条件下黄土沟谷两侧斜坡的变形破坏机理，基于隆安煤矿深岩沟区域煤层开采地质条件，采用三维数值模拟计算以及理论分析相结合的研究方法，研究了煤层开采后上覆岩土体的应力分布规律、两侧坡体位移分布规律、变形破坏特征以及失稳破坏过程等。结果表明：沟谷两侧斜坡位移以竖直方向为主，水平方向位移均指向采空区中心。斜坡根据变形特征可分为4个变形区：采空区上方一定高度范围内的覆岩冒落塌陷区|采空区中部的松散土体弯曲沉陷区|松散土体弯曲沉陷区和地表移动边界之间的拉裂-倾倒区|地表移动边界之外的未影响区。斜坡的失稳破坏过程可以分为4个阶段：中部沉陷—两侧及后缘拉裂—剪切变形—失稳破坏。研究成果可以为黄土沟谷区域地质灾害评价、采动边坡变形破坏预测以及地表保护提供借鉴。     

基于COMSOL的巨厚松散层条件下固结数值分析

基于COMSOML Multiphysics有限元数值模拟软件对扰动土体固结沉降建立数值模型,模拟分析巨厚松散层条件下开采的土体固结现象,阐述了此种地质条件下井下开采地表沉陷的机理。     

上下盘开采断层滑移失稳诱发地表异常沉陷机理研究

当工作面上覆岩层中含有断层,开采造成断层带岩体滑移失稳时,断层露头处地表移动变形值往往异常增大.含有断层时的地表移动变形规律与不含断层时具有显著差别.为研究上下盘开采断层滑移失稳诱发地表异常沉陷机理,通过理论推导建立上下盘开采断层滑移失稳力学模型和土体近似悬臂断裂模型,并结合数值模拟和相似模拟实验对比分析上下盘开采断层滑移失稳机理及其难易程度.研究结果表明:断层露头处地表异常沉陷是断层滑移失稳后土体在断层露头处受悬臂作用而发生断裂的结果,上盘开采断层露头附近地表裂隙或台阶偏向采空区外侧,下盘开采断层露头附近地表裂隙或台阶偏向采空区;上盘开采断层可稳定区域比下盘开采大,上盘开采断层更容易维持稳定,下盘开采断层露头处地表更容易产生台阶下沉;上盘开采随断层倾角增大,断层稳定性变差,下盘开采当断层倾角小于断层带岩体内摩擦角时,断层一定会滑移失稳,而下盘开采随断层倾角增大,断层稳定性增强;下盘开采断层露头处剪应力与正应力的比值为上盘开采的5倍左右,下盘开采断层带岩体更容易滑移失稳;断层作为岩体中天然弱面存在,对采动应力的传递具有阻断效应.研究结果对分析断层影响下的地表沉陷规律及断层露头处建、构筑物的保护具有一定意义.     

采煤沉陷区地表拉张裂隙形成及其演化特征模拟试验研究

采用室外物理模拟试验模拟煤矿开采地表沉陷过程,研究地表沉陷过程中拉张型裂隙的分布及其演化规律。研究表明,在煤矿开采作用下,地表土体出现明显的下沉并形成拉张裂隙,拉张裂隙在空间分布上整体呈现为煤层采空区裂隙挤压至闭合,弯曲下沉带存在少量裂隙;随开采工作面推进,裂隙比、裂隙密度呈规律性变化,拉张裂隙规模与演化时间成非线性反比,与首条裂隙出现煤层开采长度成非线性正比。     

煤层开采土体应力路径分析

煤层开采随着工作面的推进,覆岩变形引起上部土体的变形和移动,上部土体的应力路径随之改变.使用弹塑性有限元方法分析了煤层开采其土体应力变化的特征,进行不同的应力路径分区,通过对六个代表性的分区分析得到:两侧煤柱上方土体的应力路径变化的区域基本在K0线以上,处于压缩变形状态;采空区上方土体的应力路径变化的区域则在K0线以下,且在某些部位可能位于p轴以下,处于拉伸状态.     

膨胀土注浆试验研究

分析了注浆及复合土体形成的过程；对注浆后形成的复合土体进行三轴固结排水剪试验，取得相关参数，结果表明劈裂注浆的有效性，注浆形成的复合土体应力应变关系符合邓肯模型规律。