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。     

矸石地基反力的变化规律研究

根据徐州矿务局庞庄煤矿的现场实测资料，首次对采动影响下矸石地基建筑物基础切入地基规律、地基反力的动态变化过程、分布形态等规律进行了分析，指出矸石地基附加反力形态为多拱形分布，矸石地基附加反力的较大值往往出现在每开间的跨中部位，采动影响结束后矸石地基反力重分布现象不明显等有别于土壤地基的特点。     

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。     

综放开采条件下地基反力的变化规律

根据潞安矿务局五阳煤矿的现场实测资料 ,首次对综放开采条件下建筑物基础切入地基规律、地基反力的动态变化过程、分布形态等规律进行了分析 ,指出综放开采条件下 ,地基反力在采动活跃期发生剧烈的变化 ,在采动影响结束后 ,地基反力发生重分布的特点。     

基础动态沉陷规律及地基反力

根据峰峰矿务局的实测资料，首次提出了受采动影响房屋卸载区的概念，分析了卸载区范围、大小的变化规律，得出了卸载区大小、位置与房屋刚度、地表变形类型及房屋与工作面位置之间的关系。同时，分析了地基反力大小与房屋刚度等的关系，得出了不同刚度条件下的地基反力分布表达式。     

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。     

综放开采大开间抗变形农房结构的试验研究

对综放开采条件下抗变形农房结构中的钢筋计应力进行了分析，指出处于受拉区的房屋比处于受压区的房屋受力要大些，建筑物基础是最大的受力部位等规律；对综放开采条件下抗变形农房中的压力盒反力进行进行了分析，指出地基反力在采动活跃期发生剧烈的变化，在采动影响结束后，地基反力发生重分布的特点，通过潞安矿务局五阳煤矿的现场试验证明，采取抗变形措施的大开间新型农房结构，经受了综放开采的大变形影响，农房得到了有效保护。图8，参4。     

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。     

基于3D打印技术的建筑物采动变形物理模拟试验

井下大规模开采将导致覆岩产生移动、变形乃至破坏,并在地表形成大范围的沉陷区,形成不良地基,在沉陷区上兴建建(构)筑物将存在着较大的安全隐患,掌握建(构)筑物与地表的移动变形相关规律是确保建筑安全的前提。以沉陷区建筑物为研究对象,分别采用3D打印技术模拟建筑结构、砂石材料模拟岩土结构,构建建筑与岩土的耦合物理模拟实验,研究了煤层开采造成的地基移动变形对建筑物二楼顶部、一楼顶部等各部位的采动响应。研究结果表明：3D打印技术能够较好地实现几何相似与力学强度相似相匹配的建筑模拟,3D打印建筑模拟材料力学强度影响因素：填充率>材料性质>打印角度>打印厚度。     

煤矿地下开采对建筑物的变形和破坏机理研究

在对煤矿地下开采引起的地面建筑物变形机理分析的基础上,对井下回采时地表移动和建筑物变形过程,以及不同地表变形对建筑物的影响进行了研究,提出了有效地吸收和抵抗地表移动和变形的建筑物设计思路,可为减少采动区建筑物的损害提供参考。     

采煤沉降区建筑结构稳定性分析

采煤沉降区面积较大或建筑平面面积较大时,建筑结构稳定性分析结果往往不准确,设计了一种新的采煤沉降区建筑结构稳定性分析方法。通过多源SAR数据融合,实现采煤沉降区的建筑地面监测,构建采煤沉降区的建筑结构有限元计算模型;通过有限元分析法实施建筑结构数值模拟,对建筑地基在建筑荷载作用下的土体空间实施受力分析,获取地基沉降和变形情况;通过模拟沉降区建筑结构应力场特征分析采煤沉降区的建筑结构稳定性。测试结果表明,设计方法的模拟准确度较高,且计算性能比较优越,能够满足设计需求。     

采煤塌陷区土地建筑利用技术与工程应用

我国采煤塌陷区土地量大面广利用率低,加大对采煤塌陷区土地利用具有重要意义。为科学评估采煤塌陷区土地建筑利用的可行性和适宜性,采用理论计算和工程验证方法研究了塌陷区建筑地基的稳定性。在充分分析研究区下方老采空区特征和分布情况的基础上,采用概率积分法并选择合理的残余沉陷预计参数计算了该区地表后期的残余沉陷变形。采用地基附加应力法计算了新建建筑荷载在采空区上方地层中的影响深度,通过对比其与垮落裂隙带高度的空间位置关系来定量评价老采空区地基稳定性,并综合考虑地表倾斜变形指标确定建筑物高度。为确保建筑物安全使用,提出了基于地表残余沉陷变形的建筑物抗变形措施。研究表明：研究区后期将承受Ⅰ级残余沉陷变形,新建建筑荷载影响深度不会波及到垮落裂隙带范围,不会导致老采空区“活化”,实践效果验证了评价结论的可靠性;对采煤塌陷区进行工程建设利用和商业开发具有可行性,可以有效利用塌陷区废弃土地资源,生态效益和社会效益良好。     

采煤塌陷区土地建筑利用技术与工程应用

我国采煤塌陷区土地量大面广利用率低,加大对采煤塌陷区土地利用具有重要意义。为科学评估采煤塌陷区土地建筑利用的可行性和适宜性,采用理论计算和工程验证方法研究了塌陷区建筑地基的稳定性。在充分分析研究区下方老采空区特征和分布情况的基础上,采用概率积分法并选择合理的残余沉陷预计参数计算了该区地表后期的残余沉陷变形。采用地基附加应力法计算了新建建筑荷载在采空区上方地层中的影响深度,通过对比其与垮落裂隙带高度的空间位置关系来定量评价老采空区地基稳定性,并综合考虑地表倾斜变形指标确定建筑物高度。为确保建筑物安全使用,提出了基于地表残余沉陷变形的建筑物抗变形措施。研究表明：研究区后期将承受Ⅰ级残余沉陷变形,新建建筑荷载影响深度不会波及到垮落裂隙带范围,不会导致老采空区“活化”,实践效果验证了评价结论的可靠性;对采煤塌陷区进行工程建设利用和商业开发具有可行性,可以有效利用塌陷区废弃土地资源,生态效益和社会效益良好。     

采空区冒落带高度影响因素及分布规律分析

焦作市西部工业集聚规划区由于大量开采煤层造成地层的不均匀沉降,甚至导致局部地面建筑物的损坏。文中根据所揭露的钻孔资料和生产实践,综合分析了该区冒落带高度的影响因素和分布规律,从而为工业集聚区采空区的综合治理及后期建筑规划提供了科学依据     

采空区地表不均匀沉降规律监测分析研究

本文通过采空区实测数据和理论分析相结合,选取开采区上方存在的重要建筑物布设监测点,包括应急处理之后周边可能发生不均匀沉降的建筑物和InSAR计算筛选出的沉降较大的建筑物进行自动化沉降监测。采用自动化监测设备实时观测地面监测点的高程和地面沉降变化,分析沉降量的变化、曲线的走向和趋势以及应力变化对附着物的破坏程度;再对建筑物沉降监测设定报警值,分析监测数据是否存在超警情况。对采空区沉降规律监测分析有助于更好地指导矿区的开采以及采空区的二次开发利用或回填,为采空区上方进行生产活动和居住提供安全分析。     

地下开采与地表移动变形分析软件系统的开发及应用研究

应用概率积分法进行井下开采方案与地表及建筑物移动变形的联合分析。用以指导“三下”(建筑物下、铁路或高速公路下、水体下)采煤、沉陷区治理、土地复垦、环境保护,以及新建筑区的规划、设计。应用3次样条插值方法绘制地表与建筑物移动和变形二维等值线图、三维立体图的。各参数的单位、正负符号之规定符合我国现行规程之要求。实现数据采集、检查、修正、分析的自动化、可视化。     

矿山地质灾害勘查及其防治措施研究

为了研究项目区内采空区的分布范围、影响程度以及现状,采用物探勘查推断采空区位置,结合钻探工作验证物探勘查成果的正确性,推断拟建项目区所在区域的地质灾害类型为采空区及上部岩层变化引起地面塌陷及地裂缝。基于此,提出了项目建设相关防治措施,主要包括地面沉降监测、注浆治理、建筑物的安全技术以及禁采措施。研究为勘查区地质灾害危险性评估和拟建建筑物的地基稳定以及人民生命和财产安全提供技术依据。