煤炭开采对地表森林植被影响分析

以官地煤矿与天龙山森林公园重叠区采煤工作面地表塌陷区为研究对象,采用现场勘探和统计法对地裂缝发育情况进行统计,用Arc GIS软件将地裂缝展布与采掘工程平面图、地形图叠加,分析地裂缝存在对地表植被覆盖影响。研究表明:煤炭开采后地裂缝主要发育在采面切眼、停采线、护巷煤柱两侧及巷道交汇处,在地表起伏明显区域地裂缝数量明显增加;距地裂缝2 m以内的植被覆盖与地裂缝关联度大,2 m以外则关联度不明显;地裂缝对其附近4 m范围内的植被生长影响明显。     

浅埋近距煤层开采三场演化规律与合理煤柱错距研究

为探索浅埋近距煤层开采基于三场(应力场、位移场和裂隙场)演化规律的合理煤柱错距,实现井下减压与地表减损开采,以陕北柠条塔煤矿北翼东区1~(-2)与2~(-2)煤层开采为背景,采用FLAC~(3D),UDEC数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法,揭示了近距煤层开采覆岩与地表应力场、位移场和裂隙场演化规律,掌握了不同区段煤柱错距对煤柱集中应力、覆岩与地表位移及裂隙演化的影响,提出了基于三场演化规律的区段煤柱错距确定方法。研究表明,近距煤层开采的裂缝集中发育和地层拉、压应力集中源于煤柱引起的非均匀沉降,上部单一煤层开采后,在底板形成煤柱高应力区、低应力区和采空区中部高应力区,为避开上、下煤柱垂直应力叠加,下煤层巷道应布置在低应力区范围内。近距煤层开采的地表拉应力场和位移场与煤柱错距存在密切联系,通过合理的煤柱错距布置,可以减缓地表下沉的"波状"幅度,减轻地表拉应力和水平变形。随两煤层煤柱错距增大,覆岩裂隙场由叠合逐渐分散,对应地裂缝逐渐减小,煤柱错距对其上部的覆岩裂隙与地裂缝起控制作用。建立了应力场-位移场-裂缝场耦合控制模型,提出了煤柱错距的计算方法,可实现减轻地应力集中和地裂缝发育的耦合控制。本研究得到实测验证,并在柠条塔煤矿后续开采布置中应用。     

黄土构造节理型地裂缝的地球物理勘探

采用地球物理勘探中的地震绕射波方法、高密度电法和地质雷达3种方法对黄土构造节理型地裂缝进行了探测尝试。结果表明,这些手段对探测黄土构造节理型地裂缝是有效的,地震绕射波方法可给出地裂缝的位置、深度等参数;高密度电法方法不仅可以给出其位置,还可得到其宽度参数;而地质雷达的探测结果可给出近地表数m内地裂缝(盲沟)的高精度图像,更适合探测隐伏地裂缝。     

山西省地面沉降与地裂缝防治现状

对山西省地裂缝、地面沉降的分布规律、成因及灾害损失进行了分析,总结了山西省地质调查与监测工作取得的成果,并针对缓变形地质灾害防治工作存在的问题提出了今后防灾减灾工作的有效方法和措施,为山西省地质灾害调查、监测及防治工作提供了工作依据.     

大角度斜交地裂缝带盾构隧道变形破坏机制的模型试验研究

地裂缝是西安市最典型的城市地质灾害,其活动对城市地铁建设具有严重威胁,盾构隧道能否应用于地裂缝场地一直是工程界关注的问题。为揭示地裂缝活动对地铁盾构隧道的影响机制,文章以在建西安地铁8号线大角度(θ=75°)穿越地裂缝带为工程背景,基于1∶12几何比尺的物理模型试验并结合数值模拟,对大角度斜交地裂缝带的盾构隧道结构的变形破坏规律进行研究。结果表明：地裂缝错动作用下,大角度穿越地裂缝带的盾构隧道上盘管片拱顶受压、拱底受拉,下盘管片拱顶受拉、拱底受压;盾构隧道纵向整体表现为弯曲 扭动变形,管片衬砌在地裂缝上盘以拱顶内凹变形为主,在下盘以牵引变形为主,地裂缝位置及其附近的管片表现出竖向错动、轴向拉张与挤压以及水平扭转的三向变形特征;当地裂缝位错量达到s=24cm时,盾构隧道出现破坏,其破坏模式以剪切破坏为主,局部存在偏压破坏,且破坏大部分首先出现在螺栓附近;基于盾构隧道的破坏模式和范围提出隧道大角度穿越地裂缝带时的应对措施建议,对于未来100年内地裂缝累积活动量超过s=24cm的场地,地铁建设不宜采用盾构法通过。     

地裂缝场地地震破坏特征及力学响应研究

为系统研究地裂缝场地动力响应规律,以西安f4地裂缝为背景,设计并完成地裂缝场地土体振动台模型试验,获得场地土体的动力特性变化规律、加速度响应分布规律以及地震损伤发展特征。运用数值计算方法,分析地质构造特征对地裂缝场地动力响应的影响规律。研究结果表明：地震作用下,上盘土体的地震响应比下盘更大,裂缝出现时间更早,破坏更严重;随着地震强度的增大,土体损伤加剧,刚度大幅退化,两盘土体的动力特性趋于一致,动力响应的“上下盘效应”也不再显著;加速度放大系数由土体底部到顶部逐渐增大,表现出明显的放大效应,但不同土层、不同地震波的放大程度不尽相同;地裂缝场地构造特征会影响地震波在土体介质中的传播方式,改变场地的振动特性。     

地裂缝段地铁隧道施工的地表沉降控制技术研究

地裂缝土体结构破碎,地下水活动较强烈,围岩稳定性差,给地铁施工造成隐患。通过采用深孔注浆技术结合隧道内拱顶沉降以及隧道净空收敛的监测与其数据分析,确保了地铁隧道的安全施工,说明了该种施工方法和监测技术在地铁施工中的可靠性,并为城市地铁设计施工提供参考。     

地裂缝场地地铁车站振动台试验和数值模拟研究EI北大核心CSCD

地裂缝场地动力效应和上、下盘错动严重影响地下结构的安全。以处于地裂缝环境的西安康复路地铁车站为研究对象,开展了水平和竖向地震共同作用下地裂缝场地地铁车站振动台试验,分析了模型土与车站的加速度反应规律及模型车站应变分布特征。同时,采用有限元软件ABAQUS建立有无地裂缝场地条件下车站的三维数值模型,研究了2类场地条件下地铁车站层间位移角和地震损伤分布规律。结果表明:水平和竖向地震共同作用时,地裂缝场地上、下盘动力差异响应和车站加速度反应较单向水平地震作用时明显增大。相较于无地裂缝场地车站,地裂缝场地车站的层间位移角明显增大,其构件损伤发展更加剧烈。这是由于地裂缝场地土与车站之间易出现脱空区,造成车站振动反应增强;同时,竖向地震引起的地裂缝场地上下盘错动会产生对车站附加的剪切作用,使其中柱更易发生严重损伤而导致结构整体破坏。     

穿越地裂缝的地下综合管廊变形规律与应力分布特征研究

以穿越西安f7地裂缝的地下综合管廊工程为研究对象,基于有限元数值模拟,找出了地下综合管廊在地裂缝带地基不均匀沉降下的受力特征及变形规律。分析结果表明:在地裂缝作用下,中段管廊(跨地裂缝)变形最为严重,管廊接头处沉降量发生突变,为薄弱区域;管廊底板混凝土以受压为主,而顶板以受拉为主,当沉降量在地裂缝处超过250 mm时,管廊顶板所受拉应力超过混凝土轴心抗拉强度,造成管廊顶板出现横向裂缝。     

浅谈西安地裂缝的数字三维建模

西安地裂缝是社会发展中遇到的一个突出的自然灾害问题，也是一个地球科学中新的重要科学问题。西安地裂缝查明其分布规律、破解其成因机理、把握其活动特征、寻找其减灾对策，成为地学界关注的一个重大地学工程问题。由此，对西安地裂缝的三维数字建模为研究其机理以及如何科学决策具有深刻的意义。