采动区建筑物移动变形及附加应力数值模拟研究

通过对采动区建筑物移动变形及附加应力数值模拟研究,建立了建筑物移动变形与地表移动变形之间的系列关系式;总结出建筑物附加地基反力和附加水平应力的分布变化规律;无论建筑物位于地表下沉盆地什么位置,建筑物都是下部应力最大,要增大建筑物的抗变形能力,重点应对建筑物下部基础进行加固;地基越软,建筑物附加应力越小,适当软化地基可以减小建筑物的附加应力,从而达到保护采动区建筑物的目的。     

采动塌陷区建筑物地基变形影响区与特征分析

采动残余空洞裂隙的失稳变形是造成塌陷区上方建筑物损害的主要原因。为研究采动塌陷区建筑物地基的变形特征,通过分析附加应力与塌陷区残余空洞裂隙区的分布,对采动塌陷区地基变形影响区进行了研究。基于对采空塌陷残余空洞裂隙区的探测及建筑物地基附加应力分布分析,采动塌陷区地基变形影响范围取pz=0.1σz所对应的深度以上土层;当该深度下分布有残余空洞裂隙区时,则应取残余空洞裂隙区分布深度以上土层为采动塌陷区地基变形影响范围。根据义马某矿采动塌陷区建筑物分布,采用高密度电阻率层析成像勘探技术探测了建筑物周围残余空洞裂隙的分布,通过分析建筑物地基中的应力分布和地基变形影响区特征,阐明了采动塌陷区已建建筑物损害原因。通过研究影响拟建建筑地基中残余空洞裂隙和地基附加应力分布,表明拟建建筑将受塌陷区残余空洞裂隙失稳变形影响,需对地基基础进行加固或变更。     

采动区可升降点式基础建筑物抗变形作用的研究

本文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，并推导出了其附加作用力计算的基本公式，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，有效地保护采动区的建筑物。     

采动影响下高压线塔与地基、基础协同作用模型研究

采用理论分析的方法,建立了协同作用力学模型。在此基础上,根据采动区地表变形曲线和边界条件,求解独立基础高压线塔桁架结构的挠曲线微分方程,再由挠曲线方程求解高压线塔桁架结构附加变形和附加内力。研究表明：采动影响下地基、基础与铁塔结构的协同变形理论模型能更好地描述采动影响下高压线铁塔移动变形特征,可以计算采动影响下高压线路铁塔的移动变形及附加应力,并通过计算实例进行了验证。     

采动区桥体可靠性分析及抗变形技术研究

根据煤矿采动区地表沉陷变形规律和铁路桥结构特征，建立了合理的数值计算模型，研究了地下开采引起的地表移动变形对原桥体结构和地基产生的附加内力和附加变形的规律，提出了针对地表大幅度不均匀沉陷铁路桥的有效治理技术.通过现场实测研究受采动影响后桥体结构在动载荷作用下的动力性能；在桥下方工作面推进过程中，通过现场监测研究采动过程中桥体的安全可靠性.     

采动区建筑物附加地基反力变化规律研究

为了研究采动区建筑物附加地基反力的变化规律,采用采动区建筑物地基、基础和结构协同作用力学模型,研究了建筑物位于采动区不同位置时附加地基反力的分布变化规律,指出地表曲率变形值是控制附加地基反力大小及分布形态的主导因素;并研究了建筑物长度、弹性模量、地基系数、开采厚度、建筑物高度等各种因素对建筑物附加地基反力的影响规律,同时建立了附加地基反力最大值与各影响因素之间的关系式.     

采动区建筑物地基、基础协同作用特性研究

在详细分析采动区建筑物移动变形和地基反力分布规律的基础上,研究了采动区建筑物地基、基础协同作用及对建筑物附加内力的影响。同时,分析了采动区建筑物保护措施合理性,对现有的建筑物附加内力许计算方法进行了改进,最后,提出了保护采动区建筑物的一些新设想。     

采动影响区的建筑物地基及其稳定性评价内容的探讨

阐述了采动影响区建筑物的地基概念;结合现行的规程和规范,对采动影响区与建筑物地基的稳定性有关的工程地质条件、地基变形的动态发展、地表裂缝、地表移动活跃期与地表移动活跃等评价内容进行了讨论。     

受采动曲率变形影响的地基对建筑物基础的力学作用

开采沉陷引起地表移动,建筑物基础与地基发生相互力学作用。为研究受采动曲率变形影响的建筑物基础的附加作用力,考虑了建筑物横墙荷载对纵墙基础的作用,提出建筑物纵墙地基反力的计算模型,推导出纵墙基础受到曲率变形影响下的附加作用力计算公式。研究结果表明:在正、负曲率变形的影响下,横墙荷载对纵墙基础附加弯矩的贡献不同,在地表正曲率变形作用下,横墙荷载增加了纵墙基础附加弯矩,而在地表负曲率变形作用下,反而可以减少纵墙基础附加弯矩。     

煤矿采动区地表压缩变形区建筑物基础切入地基规律的认识

本文根据大量现场试验数据，总结提出了煤矿采动区地表在压缩变形一负曲率条件下，抗采动结构建筑物基础在地基中的切入量及切入曲线形状不仅与地表曲率变形和上部荷载有关，还与地表水平变形的性质和大小有关。地表压缩变形在一定范围内能够提高地基的刚度，从而３降低由曲率变形引起的建筑物非均匀沉降。     

采动建筑物附加内力摄动随机有限元计算

矿山地下开采引起地表变形，从而对区内建筑物产生附加内力。常用的计算方法取建筑物轴线处的变形作为他们受到的变形作用，即认为建筑物基底受力是均匀的，实际上建筑物在底上各点移动变形并非一定值，具有随机性。为此，将摄动随机有限元方法应用于采动区建筑物的附加内力计算，并进行了实例计算，计算结果表明，可满足工程精度要求。     

采动区轻钢结构建筑物抗变形作用的研究

文中对采动区地表变形的成因及状况作了简要的阐述，通过分析轻钢结构门式刚架建筑物在采动地表移动和变形作用下的内力，位移反应，得出了门式刚架各种保护措施抵抗地形变形的效果，对在采动区兴建轻钢门式刚架结构建筑物有一定的指导意义。     

抗变形房屋基础形式的初探

本文提出的三角形基础，可以减少地表水平变形的影响，使房屋受采动影响的附加应力状态得到改善，有利于保护地面建筑物，为建筑物下采煤提出了一种新型的抗变形基础形式。     

采动地表移动变形与建筑物损坏程度评价的再认识

实测数据分析的目的是认识地表移动规律和确定预计参数,而沉陷预计的目的是评价采动损坏程度。无论实测数据分析还是形变预计,地表倾斜、曲率和水平变形等主要指标都是基于下沉和水平位移2个移动分量;不均匀下沉在引起地表倾斜和曲率变形的同时,也会导致采动建筑物水平变形和破坏。通过分析起伏地形和不均匀沉陷在实时位形上对地表变形的作用关系,建立了地表水平和起伏条件下采动地表倾斜变形引起的地表水平变形表达式;以采动地表正曲率变形为例,分析确定了建筑结构长度、高度、最大挠度、挠度比与地表曲率的关系,定性给出了建筑结构顶部伸长量、拉伸变形及其影响规律;进一步分析了建筑结构与地基相互作用的反力分布以及拉伸和剪切作用下建筑物损伤破坏特征。在继承我国现行规范中采动建筑物损坏评价优点的基础上,针对硬性分级存在的不足以及I,IV级损坏再划分的模糊性,借鉴英国沉陷工程师手册中考虑建筑物结构长度影响的思想,建立了综合考虑水平变形、建筑物结构长度和挠度比的采动损坏分等定级指标体系;实验结果分析表明,同等采动地表变形条件下建筑结构越长其损坏越严重,证明该指标体系的损坏程度评价结果比现行规范中单纯考虑地表变形的方法更科学、客观,同时消除了原来I,IV级损坏再划分的模糊性和不确定性。     

采动影响区房屋损害地表移动变形临界值研究

采动影响区地表移动变形通过房屋基础与周围土体的摩擦力传递给上部结构,在房屋墙体内产生附加应力,当移动变形超过墙体的扰动影响最大承受值时,导致房屋拉破坏或压破坏,对采动区地表房屋造成损害。为解决采煤沉陷区矿方与百姓就房屋损害技术鉴定责任划分,以及村庄下开采工作面合理布置与尺寸优化问题,分析了地表水平变形与房屋墙体水平变形的关系,应用多研究手段推导出采动区房屋损害地表水平变形临界值的计算公式;同时引入了房屋损害裂缝角的概念,并提出了该角值的理论计算方法。结果表明:地表水平拉伸变形达到0.61mm/m,而水平压缩变形达到-1.33mm/m,采动影响区房屋墙体将会在薄弱部位出现采动裂缝,从而对房屋造成开采损害;矿区房屋损害裂缝角临界值约为58°,房屋裂缝角介于边界角和移动角之间。     

煤矿采动区复杂平面形状（U形）民房基础抗压联系梁的作用效果

文章通过煤矿采动区复杂平面形状（Ｕ形，亦称甩袖）民房抗采动试验研究，详细描述和分析了地表高压缩变形区抗采动试验房的变形破坏特点和基础圈梁的采动附加应力状态，论证了Ｕ形民房基础联系梁的抗变形作用和效果。     

采动区地表曲率变形与砌体建筑的地基与基础

分析了采动区地表曲率变形的发展过程以及对建筑物地基、基础的影响过程,指出了在地表不同的曲率变形条件下砌体建筑地基、基础设计中应考虑的两个问题以及地基处理原则。     

煤矿开采诱发岩溶地表塌陷的机理分析

为有效预测与防范我国一些岩溶地区由于煤矿开采诱发的岩溶地表塌陷灾害,以江西丰城矿区坪湖煤矿为工程背景,采用数值模拟、地表移动计算等方法,分析了因采动引起的附加应力扰动导致岩溶塌陷发生的机理和影响因素,确定了岩溶塌陷易发性的评价指标。研究结果表明,地下开采会在岩溶地层产生拉应力,形成拉伸破坏区,对于浅埋溶洞,拉伸破坏区易发展至地表,形成岩溶塌陷,经地表移动计算分析可知,当地表拉伸变形达到1.8 mm/m以上时,地表发生岩溶塌陷的可能性较大。为了防范采动区岩溶塌陷,进行采前岩溶探测和采动影响预测分析十分必要。     

地表非连续变形机理与计算方法研究

讨论了地表非连续变形的发生条件及其对建筑物的损害，认为煤岩层赋存状况和结构形态是非连续变形的内在条件，采矿对弱面的扰动是外部条件；利用有限元方法深入分析了非连续变形的力学原因和发生机理，软弱面释放大部分采动竖向正应力和剪应力，使其不同程度地受到采动影响，导致弱面处的非连续变形；提出了地表非连续变形的计算方法和参数确定方法，结合实例进行了应用研究。     

采动区建筑物移动变形与地表移动变形关系研究

矿山开采导致地表移动变形,从而使位于采动区的建筑物损害,建筑物移动变形与地表移动变形关系是采动区建筑物损害评定及抗变形设计的基础,对此进行研究具有重要的理论与实际意义。文章通过现场实测及对实测资料的分析,研究了不同类型建筑物位于工作面不同位置时,建筑物下沉、倾斜、曲率、水平变形与相应的地表移动变形的关系,获得了其变化规律,得出了不同区域建筑物应采取不同的抗变形措施,这一研究可为采动区建筑物保护和设计提供基础的结论。