老采空区地表残余移动变形影响函数研究

为解决老采空区地表新建建(构)筑时的地基稳定性评价问题,填补规程空白,通过覆岩结构演变分析,提出地表残余移动变形的定义和2个阶段,指出第2阶段残余移动变形才可能对地表建(构)筑产生有害影响.发现垮落岩体压实特性自老采空区边界至中央具有明显的分区性:边界区空洞,老采空区中部垮落岩体空隙及其上部岩层裂隙.将这2组决定地表残余移动变形发生的老采空区及覆岩空间,分别转化为对应的等效开采厚度,采用概率积分原理构造出采动影响下地表残余移动变形静态影响函数,包括残余下沉、残余水平移动、残余倾斜变形、残余水平变形、残余曲率变形影响函数.应用这些影响函数进行计算表明,在老采空区两侧边界出现地表残余移动变形最大值,这与老采空区边界空洞较大、活化潜能大的机制分析结论一致;采用开尔文模型,分析老采空区及覆岩的蠕变特性,构造残余下沉坐标-时间函数,实现残余下沉的动态分析;通过实际观测数据和FLAC3D数值模拟2种方式验证,表明各影响函数可较好地描述地表残余移动变形规律.     

地表移动趋势项预测模型的研究

提出了地表移动监测数据是由趋势项、周期项及随机项合成的观点。并给出了三种趋势运动规律的数学方法，结合实例数据，进行精度分析，提出了各种数学模型的适用条件，对提高地下工程变形预测可靠性研究进行了有益的探讨。     

覆岩岩性对地表移动过程时间影响参数的影响

分析实际岩移观测资料及Knothe时间函数，提出完善、补充Knothe时间函数理论的覆岩岩性参数概念，探讨了覆岩岩性参数和时间影响参数的确定方法及二者之间的关系。这对地表及岩层的动态移动预测和三下开采设计具有理论和实用价值。     

基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形方法研究

 为了解决D-InSAR技术不能全面监测煤矿开采引起的地表移动与变形问题,综合运用理论推导和模拟实验方法,开展基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形的方法研究,主要取得如下成果：(1) 融合近水平、缓倾斜煤层开采沉陷规律和D-InSAR技术,建立任意像元任意方向下沉、倾斜、水平移动、水平变形和曲率变形的计算模型及其推广模型。模拟实验结果表明,在模拟地质采矿条件和影像分辨率10 m条件下,任意像元移动变形模型提取精度为：① SN,EW向倾斜计算误差分别为±0.03和±0.02 mm/m;② SN,EW向水平移动计算误差分别为±1.6和±1.3 mm;③ SN,EW向水平变形计算误差分别为±0.04和±0.03 mm/m;④ SN,EW向曲率计算误差分别为±0.001和±0.001 mm/m2。模型精度满足矿山开采沉陷监测要求。(2) 利用构建的基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形方法,提取了20120105～20120116期间,南屯煤矿9310工作面开采引起的SN,EW向采动地表移动与变形。研究成果对矿山开采沉陷D-InSAR监测具有重要参考价值。     

深基坑开挖地表移动变形分析的Fuzzy模型

采用模糊数学中的模糊测度理论导出了深基坑开挖引起的周围地表移动变形问题分析的数学模型，并用该模型对深基坑开挖引起的周围地表移动变形工程实例进行了具体的计算分析。将理论分析结果与现场实测资料比较。二者吻合得较好。这一结果表明。导出的模糊测度理论模型适用于预测分析城区深基坑开挖引起周围地表移动变形问题。     

强冲击地压矿井地表非连续移动变形特征

随着工作面的开采,上方覆岩体内软岩层出现明显离层特征,离层上方硬性巨厚覆岩层逐渐下沉。当工作面推进到一定距离时,离层量加大,为巨厚覆岩层提供一定运动空间,进而造成巨厚覆岩层的破断;由于瞬间的能量释放,对围岩造成强冲击性,同时造成地表呈现斑裂等非连续性特征。较大的斑裂均位于地表水平变形较大的位置,随着井下沿走向开采尺寸的加大,斑裂的宽度和深度也逐渐扩大,斑裂最宽可达1.5～3.0 m,深度可达50～70 m。同时,采动覆岩岩层运动,也导致地表变形出现明显的集中与滞缓现象,当离层范围大于砾岩体折断步距时,地表变形加剧,就会出现斑裂现象。同时探讨地表移动变形与冲击地压发生具有的显著相关性,进而可对冲击地压做预测辅助参考。     

主断面移动与变形归化计算模型及鲁棒性求参新方法

 在开采沉陷数据处理中,针对当前主断面移动与变形归化计算繁琐和概率积分参数求取方法缺乏稳健性问题,采用理论研究和模拟试验的方法开展系统研究,主要取得到如下成果：(1) 提出一种基于坐标系统转换的主断面移动变形归化计算模型;(2) 构建一种具有鲁棒性的概率积分参数反演新方法,该方法主要包括残差移动矢量模平方和最小求参准则、参数初值样本均匀设计、异常结果样本肖维涅探测和纯净结果样本加权处理4个有机组成部分。模拟试验结果表明,即使在参数初值样本大跨度(局部样本参数严重偏离真值)的情况下,该鲁棒性求参方法亦可反演出精准的概率积分参数。研究成果对开采沉陷监测数据处理具有重要参考价值。     

竖井建设引起的地表移动及变形

应用随机介质理论,视竖井开挖所引起的地表移动为一随机过程,得到竖井建设引起的地表移动和变形值的计算公式、计算程序。现场实测结果与计算结果的对比表明,本文所提出的计算方法和程序可以达到良好的预计效果。     

浅埋隧道开挖地表移动与变形预计

将浅埋隧道开挖所引起的地表下沉视为一随机过程，应用随机介质理论，对隧道施工所引起的纵横向地表移动与变形进行了分析探讨。通过与工程实例进行计算比较，表明该方法效果良好，具有一定实用价值。     

煤矿开采区地表移动变形监测及规律分析

随着煤炭资源开采活动的不断增长,煤矿开采区地表移动变形的监测与规律分析成为确保矿区安全、环境保护和可持续发展的重要课题。基于彬长矿区为案例,深入研究了地表移动变形的监测技术、规律分析以及数值模拟方法。通过采用先进的监测技术如GPS,InSAR以及三维激光扫描,结合地下水位和水文地质条件的变化,揭示了煤层厚度、开采深度和时间因素对地表移动的影响规律,通过数据预处理、质量控制及空间分布特征的精细分析,全面了解煤矿开采区地表移动变形规律,为煤矿开采作业提供有效帮助。     

山区采动裂缝对地表移动变形的影响分析

根据现场实测资料,分析地表产生采动裂缝的4个阶段及其形成过程机制,揭示采动裂缝对山区地表移动变形的影响:(1)地表采动裂缝使得地表下沉呈现出非连续性移动特性,并在凹形地貌部位,地表下沉值减小;在凸形地貌部位,地表下沉值增大.(2)采动裂缝会使山区地表沿坡体下坡方向的水平移动值增大,增大的量值与坡体形态及与采空区相对位置、表土层特性有关.(3)采动裂缝的产生会改变水平变形的性质:在拉伸变形区域出现拉伸变形值减小或转变为压缩变形值;或在压缩变形区域出现拉伸变形或压缩变形值减小情形,并且会使拉伸变形区域的拉伸变形值增大,压缩变形区域的压缩变形值增大.     

爆炸荷载作用下深部块体变形运动规律研究

首先分析岩石作为地质体的非连续构造的块体性特征和运动变形机制，通过引入理论计算模型，总结块体运动和变形的理论计算方法；然后，运用数值手段研究爆炸荷载作用下块体运动和变形的基本规律，再现块体运动和变形的过程特征；最后，探讨相关参数对块体运动和变形规律的影响，包括爆炸距离、块间填充物的厚度和强度特征等。     

覆岩主关键层对地表下沉动态的影响研究

在对岩体内部移动与地表沉陷实测资料进行对比分析的基础上,采用物理和数值模拟方法,就覆岩主关键层对地表下沉动态过程的影响进行了研究。研究结果证明,覆岩主关键层对地表移动的动态过程起控制作用,覆岩主关键层的破断将引起地表下沉速度和地表下沉影响边界的明显增大和周期性变化。在此基础上,提出将控制覆岩主关键层不破断失稳作为建筑物下采煤设计原则的观点。     

唐家山滑坡变形运动机制的离散元模拟

 地震是滑坡灾害的一个重要触发因素,而这类形式的滑坡通常危害较大。以汶川地震触发的唐家山滑坡为例,在野外现场调查基础上,采用离散元数值模拟技术,对滑坡由变形累积到破坏滑动的全过程进行模拟,以研究地震作用下顺层岩质滑坡的变形破坏过程。结果表明：在地震力及滑体重力作用下,坡顶首先形成应力集中,滑体沿中后部的软弱面产生蠕变变形,随着持续的地震动力输入,应力不断向中前部的锁固段集中,使得变形沿接触面不断向坡脚方向扩展,最终从坡脚剪出,破裂面贯通形成滑带;通过滑动过程模拟表明,唐家山滑坡运动模式为：启动→高速滑动→碰撞停积→自稳过程,滑坡滑动过程中,斜坡表层部分块体在地震水平力作用下发生临空抛射现象,表层岩体在滑动过程中,受地震竖向作用力而发生垂直抛落现象;地震力作用下坡体中质点加速度、速度具有高程放大效应,表现为水平加速度放大系数大于竖向加速度放大系数、水平速度放大系数大于竖向速度放大系数,对比结构面监测点和基岩监测点加速度、速度放大系数,表明滑坡启动时具有较大的加速度,也说明不连续结构面对岩质边坡的动力反应起着控制性作用。     

程潮铁矿西区地下开采引起的地表变形规律初探

 以湖北鄂州程潮铁矿西区为例,依据近6 a的地表水平位移、沉降位移变形监测成果,对地下开采引起的地表变形规律进行分析。结果表明：程潮铁矿西区从地表塌陷至今,等值线、移动线和陷落线在矿区东北端扩展最多,并且在2010年1月,设置的关卡门至措施井往西约150 m的矿区公路(以下简称矿区公路)、粉矿堆场及运输隧道东南端处的地表岩体突然加速,究其原因是矿区水平应力得到较大程度的释放,特别是东北端,使得矿区公路和粉矿堆场处深部岩体开始形成弯曲折断面,目前进入沿着高陡倾角的拉张裂缝向采空区的倾倒滑移破坏阶段,地表岩体以快速变形为主,而运输隧道东南端处的深部岩体只是发生弯曲变形,地表岩体在经历较短时间的快速变形之后,又线性稳定增长,进入倾倒破坏阶段。其成果能为其他类似的金属矿山工程提供可借鉴的规律。     

程潮铁矿东区地下采矿引起地表沉降和岩层移动初探

以大量的现场实测资料为基础，分析了程潮铁矿东区地下采矿引起的地表沉降和岩层移动规律。东区现有地表下沉属于不连续下沉，岩层破坏主要是缓慢型破坏。当矿体开采深度与回采累计垂直高度的比值大于17时，岩层移动不会波及到地表：当矿体开采深度与回采累计垂直高度的比值小于17时，分三种情形考虑。     

综放面地表变形预计参数综合分析及应用研究

为了给兖州矿区综放面地表移动变形预计提供更加科学的依据，在实测资料基础上，通过理论研究和数理分析：（1）获得下沉系数与采宽／基岩厚的关系式，并获得水平移动系数、主要影响角正切、拐点偏移距系数与宽深比之间的系列关系式；（2）指出当开采宽度增加到一定程度（采宽／基岩厚=1．0左右）后，地表下沉系数增加明显；（3）随着宽深比的增大，水平移动系数的变化是一个先减小、后增大的过程，当宽深比0．5左右时，水平移动系数最小：（4）获得适合兖州矿区的综放面边界上方预计下沉值的修正公式。     

基于LSSVM对盾构施工诱发地面塌陷变形预测

成都地铁1,2号线盾构在砂卵石地层施工诱发多次地面塌陷事故,其地面塌陷变形曲线受多种因素影响,且各因素对地面塌陷变形曲线的影响表现出非线性特性,因此地面塌陷变形曲线很难用显示的数学表达式进行求解。最小二乘支持向量机是基于统计学习理论的机器学习方法,该方法能避免传统神经网络诸多缺陷,能够分析复杂因素对结果影响的潜在规律,据此引入最小二乘支持向量机,以地层物理力学参数、盾构埋深和地层损失数量为输入参数,建立地面塌陷变形曲线预测模型。经过样本检验,预测模型具有较强的泛化能力,预测结果精度和可靠性较高。