采动区建筑物地基、基础和结构协同作用模型

受采动影响建筑物的移动变形和附加应力分布规律十分复杂，与建筑物的长度、高度、建筑材料、结构、刚度、地基性质、地下开采情况、建筑物所处的位置等多种因素有关．本综合采用矿山开采沉陷学、矿山岩体力学、数理科学等多学科的知识，建立了采动区建筑物地基、基础与结构协同作用力学模型．该模型可以计算采动区建筑物移动变形和各种附加内力，并采用可视化VB语言编制了相应的计算程序，通过计算示例进行了验证，为今后采动区建筑物的保护和设计提供了理论基础和计算工具．     

采动区铁路桥沉陷加固治理

根据煤矿采动区地表沉陷变形规律，建立合理的数值计算模型，研究地下开采引起的地表移动变形对原设计的桥体结构和地基产生的附加内力和附加变形规律，提出了有效地加固治理方案，确保在采动引起的地表不均匀、大幅度沉陷过程中桥体的安全可靠和正常使用。     

地基沉陷建筑物承受附加作用力的计算方法

针对地基沉陷对建筑物的作用，研究受地基沉陷影响建筑物产生的附加作用力．分析了地表水平变形、地表曲率变形引起建筑物的附加作用力和层间水平砌体带所受附加剪力及其产生的附加弯矩，给出了其计算公式．对分析建筑物受地基沉陷影响的程度和使用的安全性，研究地基沉陷区已有建筑物的保护，以及进行地基沉陷区新建建筑物的设计具有指导意义．     

煤矿采动与地震耦合作用下建筑物灾变分析

根据煤矿采动区特有的开采沉陷变形、地震耦合效应和采动区复杂特殊的地质环境条件,从采动损害与震害耦合角度深入分析建筑物灾变过程的演化机制,基于地震工程学和开采沉陷学的原理,建立煤矿采动损害与震害的耦合作用模型和建筑物的运动方程,量化分析了采动区开采沉陷变形和地震对建筑物的损害程度.结果表明:在煤矿采动附加应力作用下,建筑物会产生不同程度的次生损伤;在地震作用下,建筑物的损伤会逐渐积累演化,由此严重威胁到建筑物的整体安全性.     

采动区钢框架结构柱脚的内力变化规律

以煤矿采动区采动过程地表的动态变形规律为基础,采用有限元软件模拟了地表钢框架结构柱脚在整个地表动态变形过程中的内力变化规律.分析了柱脚内力与地表变形之间的关系及其柱脚最大内力值对应的地表位置,并将地表变形引起的框架结构柱脚附加内力和初始内力值进行对比,结果表明抗采动钢框架结构柱脚设计应当考虑附加内力的影响.     

开采引起的建筑物附加应力变化规律研究

采用采动区建筑物地基、基础和结构协同作用力学模型，系统研究了建筑物位于采动区不同位置时附加应力（弯矩、剪力、水平应力等）的分布变化规律，分析了建筑物刚度、地基系数、开采厚度、建筑物高度等各种因素对建筑物最大附加应力的影响，获得了计算条件下最大附加应力与各影响因素之间的关系式．结果表明：当建筑物位于最大正、负曲率点附近时，建筑物附加应力最大；建筑物附加弯矩分布为近似对称的凸或凹形曲线，在建筑物中部最大；建筑物附加剪力分布为近似的反对称曲线，在距建筑物左右两端1／5处最大．研究成果为今后采动区建筑物保护设计提供了更加科学的依据．     

采动引起的地表变形对框剪结构的影响

利用通用有限元计算软件ANSYS进行分析,采用固定支座模型,人为地给柱脚支座以支座沉陷,以此模拟不均匀沉降.对框剪结构在采动引起的3种不同地表变形作用下进行了计算,得出了结构在不同地表变形作用下,上部结构内力的变化及分布规律.为研究采动影响下地表变形对建筑物的影响提供参考.     

急倾斜多煤层开采地表沉陷分区与围岩破坏机理——以木城涧煤矿大台井为例

为了研究急倾斜多煤层开采条件下地表及围岩移动变形特点,以木城涧煤矿大台井急倾斜多煤层开采为研究对象,进行了相似材料模拟研究.揭示了地表移动变形规律和围岩垮落、破坏机理,得出了不同区域移动变形的大小及主要特点,并与实地观测数据进行了对比分析.结果表明:该条件下开采,地表沉陷盆地可分为露头塌陷区、整体沉陷区、渐变沉陷区和轻微沉陷区,浅部开采形成的地表分区格局对整个采动影响区的地表移动变形起到了控制作用,浅部开采覆岩破坏以陷落和张裂为主要特征,深部开采以离层带裂隙顺层通达地表和台阶错落下沉为主要特征.     

工业广场密集建筑物下变采(留)宽条带开采技术

为研究煤矿工业广场密集建筑物下压煤开采技术,以平煤七矿开采为例,依据实际采煤条件及条带开采理论,通过理论计算,确定变采(留)宽条带小工作面开采方案,通过概率积分法预计、数值模拟,研究了条带小工作面重复采动的地表下沉盆地的移动变形规律,得出地表移动和变形值及其对地表建(构)筑物的影响情况。结果表明,变采(留)宽条带小工作面开采后,采出率为65.5%,地表最大下沉值为429.3 mm,下沉系数为0.133,地表主要建筑物损害程度在Ι级之内,采空区中心向下山方向偏移距离d为26 m,最大下沉角为85.6°。条带小工作面开采能够在提高回采率的基础上很好地控制覆岩变形与地表沉陷,解决了保护地表建筑物与解放工业广场煤柱的矛盾,为资源枯竭煤矿工业广场煤柱回收在技术和理论上提供了参考。     

采动区建筑物地基反力分布规律

基于相似模拟试验、现场实测、数值模拟及理论分析，系统研究了采动区建筑物地基反力分布规律，获得了地基反力与建筑物所处的位置、刚度、长度、地基系数、开采厚度的关系：1)位于最大曲率点附近时，地基反力最大，位于最大下沉和倾斜点附近时，地基反力较小；2)地基越软弱、建筑物长度越短，地基反力越小；3)采动区建筑物地基反力大小是有限的，这些认识和结论为采动区建筑物保护和设计提供了理论基础。     

地表变形引起钢框架结构附加内力和变形的试验研究

为了揭示地表变形对钢框架结构的影响规律,根据地下开采引起的地表变形规律,采用物理相似模型试验,研究了单一地表变形和组合地表变形影响下,平面钢框架结构的附加内力和附加变形的演化规律,得出了单一地表变形和组合地表变形均会引起钢框架结构产生附加内力和附加变形,而且地表组合变形对钢框架结构的影响远大于单一地表变形,在组合地表变形中,水平变形主要引起钢框架结构产生附加内力,竖向变形主要引起钢框架结构产生附加变形。组合地表变形是引起平面钢框架结构破坏的主要因素。     

采动区可升降点式基础房屋抗变形理论探讨

提出了采动区可升降点式基础建筑物在地表移动和变形作用下的设计思想,导出了其附加作用力计算的基本公式,进行了可升降点式基础的设计．通过对比分析,此方案改善了传统的“条形基础抗采动房屋”的结构性能,使得建筑物能更有效地吸收和抵抗地表移动和变形．     

Superposition model for analyzing the dynamic ground subsidence in mining area of thick loose layer

The dynamic ground subsidence due to underground mining is a complicated time-dependent and ratedependent process. Based on the theory of rock rheology and probability integral method, this study developed the superposition model for the prediction and analysis of the ground dynamic subsidence in mining area of thick loose layer. The model consists of two parts(the prediction of overlying bedrock and the prediction of thick loose layer). The overlying bedrock is regarded as visco-elastic beam, of which the dynamic subsidence is predicted by the Kelvin visco-elastic rheological model. The thick loose layer is regarded as random medium and the ground dynamic subsidence is predicted by the probability integral model. At last, the two prediction models are vertically stacked in the same coordinate system, and the bedrock dynamic subsidence is regarded as a variable mining thickness input into the prediction model of ground dynamic subsidence. The prediction results obtained were compared with actual movement and deformation data from Zhao I and Zhao II mine, central China. The agreement of the prediction results with the field measurements show that the superposition model(SM) is more satisfactory and the formulae obtained are more effective than the classical single probability integral model(SPIM), and thus can be effectively used for predicting the ground dynamic subsidence in mining area of thick loose layer.     

宜昌磷矿地压显现规律及数值模拟

在调查宜昌神农、樟村坪、桃坪河等磷矿的地压显现情况的基础上,总结了宜昌磷矿地压显现规律,主要表现为:顶板易发生不规则块体冒落、板状冒落、窝状冒落、顶板下沉等破坏现象;矿柱易发生片落(或剥落)式破坏、劈裂破坏、剪切破坏,以及这些破坏形式的组合;底板易发生鼓胀及开裂变形.利用离散元软件3DEC,结合研究区工程地质条件,分析了宜昌磷矿地压显现机理,认为引起地压活动的原因可归纳为内因和外因两个方面.其中,矿山岩体赋存的地应力条件、地质构造及岩体结构是决定地压活动规律的内因,矿山开采活动、地下水是控制地压活动形式及剧烈程度的外因.建议因地制宜,选择合理的开采方式,并加强地压及变形监测.     

矿山采动区砖砌体房屋三维有限元模型的建立与分析

本文针对矿山采动区砖砌体房屋的特点,建立了考虑地基与上部结构协同工作的三维有限元模型。文中给出了墙体、地基及滑动层等单元的破坏模式及处理方法。数值模拟分析及现场试验表明,三维有限元模型能够反映采动区砖砌体房屋的受力状态,理论分析与实测结果基本一致。     

基于FLAC~(3D)的深基坑开挖与支护数值模拟应用

针对内撑式排桩深基坑支护开挖过程中地表和围护结构变形的安全性问题,为基坑工程设计与计算提供参考依据,运用FLAC~(3D)软件对营口市某深基坑工程采用内撑式排桩支护进行了开挖模拟,结合理正软件设计计算值和现场实际监测值进行对比分析.结果表明,FLAC~(3D)数值模拟得到的地表和围护结构最大位移值分别为22、25 mm,而理正软件得到的最大位移值分别为22、20 mm,现场实际监测地表和围护结构最大位移值为26和30 mm,在深基坑工程开挖与支护过程中,FLAC~(3D)不仅能够较好地模拟不同工况下的地表沉降和围护结构的水平位移,而且模拟围护结构水平位移效果更好.     

煤矿塌陷区地基稳定性与承载力研究现状分析

煤矿塌陷区在我国分布较广泛,为了保证国家建设的需要和节约耕地,就必须对塌陷区土地进行科学开发和利用,使其恢复为建设用地.在综合分析大量文献的基础上,从老采空区的活化机理、地表沉陷与变形规律等方面,分析了煤矿塌陷区地基稳定性和承载力的研究现状.分析研究表明,提高塌陷区土地利用率的关键是需要准确分析和计算出地基的承载力.煤矿塌陷区地基稳定性和承载力研究,对于提高土地的利用率、保护耕地,促进我国经济和社会的协调和可持续发展等,具有十分重要的理论价值和现实意义.