浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制

浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷是隧道工程中十分关键的问题,一旦发生地表塌陷事故,后果是不堪设想的。在浅埋暗挖隧道工程施工中,地质条件、施工技术等都是在施工过程中影响工程质量的很重要原因。对浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷进行分析与控制需要从其事故发生机制、诱发因素以及相应的控制措施等多个方面着手,进而对地表塌陷事故深入分析,明确地表塌陷发生机制并结合工程实际情况以及诱发地表塌陷原因并实施相应的控制机制。本文就绵茂路浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制展开了探讨与分析。     

基于监测数据的陡倾结构金属矿山下盘岩层移动机制研究

为了解决陡倾结构金属矿山地下采矿引起的地压显现、地表塌陷和建构筑物损坏等问题,以金山店东区下盘为研究背景,首先根据地下、地表现场破坏调查与监测数据得出岩层移动基本规律,然后结合地质条件,通过理论分析研究岩层移动机制。地下采空区附近靠近F1断层处巷道出现地压现象,原因是采矿引起的F1断层滑移。地表变形从开采至今经历了3次加速阶段,加速变形点与采矿进度、陡倾结构引起的地表塌陷与地下巷道破坏的时间吻合。陡倾结构岩体的变形破坏是由深部逐渐传递到地表,导致地表移动和建构筑物开裂。下盘采空区附近围岩分析模型简化为悬臂梁模型,得到围岩破坏的机制为开采诱发F1断层滑移引起陡倾结构岩柱弯曲倾倒破坏,各柱体破坏贯通并沿着破坏面滑移。陡倾结构面是引起下盘岩层大规模移动的主要原因,这种特殊的岩层移动机制导致监测所得的移动角明显小于设计的移动角。     

沟壑切割区塌陷灾害防治对策

为了防范和治理沟壑切割区开采塌陷灾害,针对沟壑切割区的特殊地形地貌,首先对沟壑切割区开采塌陷灾害进行了分类,然后分析了各类塌陷灾害的演化过程及形成机制,最后提出了相应的防治对策。研究结果表明,沟壑切割区开采塌陷灾害可分为崩塌灾害、滑塌灾害和滑坡灾害三类。崩塌灾害和滑塌灾害分别主要由拉伸破坏和剪切破坏引起,滑塌灾害则兼具拉伸破坏和剪切破坏机制。在沟壑采动影响范围内,可根据具体条件分析采取限高协调开采、留保护煤柱、充填开采和顺坡开采等减损开采方法,同时对边坡采取削坡减载、裂缝灌浆、塌陷回填、支护加固、种植植被、加强排水等地表防护措施,灾后则应采取应急治理恢复措施。     

覆岩离层注浆控制地表沉降技术的理论与实践

1　前　　言 地下采矿引起岩层移动和地表塌陷 ,造成地面建筑设施破坏。塌陷盆地大面积积水 ,可使农田绝产 ,有限耕地面积减少 ,人们赖以生存的环境恶化 ,采矿与环境保护之间的矛盾日趋尖锐。已有的旨在减少地表塌陷的开采方法 ,如局部开采法、限厚开采法和采空区水砂充填法 ,由于生产效率低 ,已经不能满足当前高产高效现代化矿井生产的需要。辽宁工程技术大学开采损害与控制工程研究中心与抚顺矿务局联合开发研制了覆岩离层注浆控制与减缓地表沉降的专利技术 ,是利用发电厂粉煤灰配成浆液通过地面钻孔高压注入地层中 ,达到了控制与减缓地表沉降的目的。该项技术不仅可以减少由采矿引起的地表塌陷危害 ,而且还解决了电厂粉     

浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制

 防控地表塌陷特别是海床塌陷是浅埋暗挖海底隧道施工的关键问题之一，一旦发生海床塌陷，海水可能大量涌入隧道，将造成灾难性后果。因此，明确地表塌陷的发生机制、诱发因素和相应的控制措施是浅埋暗挖隧道包括海底隧道安全施工的重要保证。以深圳地铁一隧道施工引起的两次地表塌陷事故为工程背景，根据普氏平衡拱理论，对浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷进行深入的分析，明确地表塌陷的发生机制，并结合地层条件和施工情况给出了诱发地表塌陷的原因，在此基础上提出相应的控制技术，并在隧道后续施工中得到应用，取得了理想的控制效果。研究结果表明，严格按照浅埋暗挖法的基本原理和技术要点进行隧道施工，可以有效地避免地表塌陷事故的发生。研究成果对浅埋暗挖城市地铁隧道和海底隧道等类似工程施工预防地表塌陷具有一定的指导意义。     

书评——《盐类矿床控制水溶开采理论及应用》（作者：梁卫国）

盐类矿床是一类蒸发结晶型矿床，作为人类生活必需品的岩盐矿床，在我国四川自贡已有2000多年的开采历史。由于岩盐易溶于水，盐类矿床采用水溶开采的方法。该方法最早始于中国，之后传到国外并广为应用。尽管盐类矿床水溶开采已有数千年的历史，但关于盐类矿床水溶开采理论方面的研究国内外较为鲜见。中国有1977年由轻工业出版的《盐矿开采基本知识》、     

交通荷载下城市路面塌陷问题的试验研究

地下管线渗漏与交通荷载是引起城市道路塌陷的重要原因。本文采用8组室内缩尺模型试验,考虑了荷载类型、管线埋深、管线与流失通道间距、管线与流失通道相对位置和流失通道形成时间等因素,研究了管线渗漏引起的路面坍塌问题。试验结果表明:当流失通道形成较晚时下伏侵蚀空洞呈球形,其余情况下侵蚀空洞形状皆为漏斗形;仅有静荷载作用时,达到最终破坏的时间比仅有动荷载作用时要长;较小的动荷载,能增加渗漏管线上方土体的稳定性,而较大的动荷载则加快了路面塌陷过程;随着流失通道形成时间的增加,形成侵蚀空洞尺寸就越大,地表越容易塌陷;随着流失通道与管线的间距增加,最终路面破坏时长也增加;位于管线上方的土层厚度越大,地下空洞尺寸和地表沉降就越小。     

条带开采地表岩移规律与建筑物保护模式研究

受地表建筑物以及煤层位置厚度影响,条带开采工作面选择较多。某矿区采储量位于村庄下,工作面走向正好垂直穿过村庄规划的房屋,为解决矿区内村庄下煤柱的开采难题和安全生产,在矿区2206条采工作面布设了地表岩移观测站,观测分析地表变化规律。分析出了相邻监测点之间的沉降差值、曲率、变形值和开采系数等特征参数,研究了该矿区的地表下沉机理,为该区域的地表土地开采沉陷与塌陷赔偿、房屋变形改造以及综合利用等方面提供了技术支持。     

复合地层盾构引起地表沉降塌陷研究综述

在复合地层盾构开挖掘进中,常常会遇到密闭舱内土砂粘结、涌水和涌沙等若干问题,从而导致地表沉降、地面塌陷等事故。国内外学者对复合地层地表沉降、支护力与土体位移关系以及地面塌陷机理进行了大量研究,将相关研究成果依据研究方法分类,从理论分析、模型试验和数值模拟对研究现状进行总结。建议对复合地层各覆土层沉降规律、支护力不足时的破坏形状,影响极限支护力因素的粘聚力、内摩擦角及地下水渗流进行深入研究,通过数值模拟分析各覆土层沉降曲线,利用模型试验研究复合地层地面塌陷机理,总结各覆土层沉降规律和地面塌陷模式,从而提出更加适用于复合地层的地表沉降计算公式和地面塌陷破坏模型。     

矿山工程地质灾害治理及生态环境修复措施分析

我国经济发展水平的迅速提升,对矿产资源的需求成倍增长,导致我国矿产资源开采的强度逐年增大.但高强度的矿产资源开采给矿区周边的生态环境带来了很多不好的影响,破坏了矿区原有的地形地貌以及地质结构,致使矿区工程的地质生态环境持续恶化,引发很多矿山地质灾害,包括山体崩塌、山体滑坡、泥石流、地面塌陷、地表裂缝等.文章总结了矿山地...     

盐穴储气库群地表铁路路基变形及运输安全评价

 在铁路路基沉降变形评估的基础上合理缩小铁路保护带宽度是关系湖北云应盐穴储气库项目是否可行的关键问题。盐穴储气库地表沉降变形的主要诱因是运营期间地下腔体体积的蠕变收缩。从经典唯像学的角度出发,将盐穴储气库地表沉降剖面曲线拟合为Gauss函数,假设地表沉降盆地体积与盐腔蠕变收缩体积有着近似正比的关系,引入体积传递系数 和影响角 这2个关键参数,得到一定体积收缩条件下的单腔储库地表沉降公式,并将其应用在湖北云应拟建盐穴储气库地表沉降预测的评估研究中,利用沉降叠加的方式获得运营期间储气库群地表沉降发展趋势。根据储气库群地表沉降评估结果,按照不同的路基沉降变形标准给出缩小铁路保护带宽度的建议和结论,并提出控制盐穴储气库群地表沉降和减小路基沉降影响的若干措施。     

基于GIS和概率积分法的北洺河铁矿开采沉陷预测及应用

金属矿山多为裂隙发育的块状岩体，因而开采引起的地表沉陷机制不同于层状地层的煤矿。为指导矿山安全生产及地表沉陷治理提供科学依据，以崩落法开采矿山地表沉陷为具体研究对象，对北洺河铁矿开采沉陷预测研究，将基于GIS和概率积分法的开采沉陷预测方法应用于采用无底柱分段崩落法的金属矿山中。通过GIS建模全面反映矿区的三维地理、地质信息及其内在属性，应用基于概率积分法和组件技术开发的MSDAS-GIS系统进行开采沉陷预测。利用GIS强大的空间分析和图形显示功能对预测结果进行分析和处理，并直观反映出开采沉陷对周围环境的影响程度及范围。通过与地表观测数据及实际情况的对比分析，验证预测方法的适用性，同时也为指导金属矿山安全生产提供良好的三维可视平台。     

官庄铁矿深埋破碎矿体开采岩体变形测试分析

 以大量实测资料为基础,分析官庄铁矿北区深埋破碎厚矿体开采引起的围岩变形和地表移动规律。实测结果表明,官庄铁矿北区地表下沉属于连续下沉,岩层破坏主要是缓慢型破坏。分析过程中,把几种实测分析方法和数值分析法有机结合在一起,形成岩体移动变形综合研究方法,对地下开采引起的岩体移动机制进行具体分析。分析中所采用的实测分析类方法包括蠕变试验分析、地表移动观测分析、围岩变形监测分析、原岩应力量测分析;数值分析类方法包括ANSYS和FLAC。结合官庄铁矿工程实例,通过具体测试分析,探讨深部开采岩体移动变形规律及特点,即深部开采覆岩移动变形具有均匀、整体压缩变形等特点,地表移动连续且周期较长。实践证明,所采用的综合研究方法是分析岩体移动和地表下沉机制的有效途径。     

基于D-InSAR技术的葛亭煤矿地面沉降监测研究

为了为矿区安全开采和塌陷区环境综合治理提供科学依据,利用精细的D-InSAR技术对7景ENVISAT ASAR影像进行处理,获得了2004～2005年和2008～2009年葛亭煤矿多期地面沉降分布图。然后将D-InSAR结果导入GIS中做后处理,叠加0.25m分辨率的数字正射影像图(DOM)和开采平面图等来分析地面沉降,并以剖面图、3D可视图等进行显示。通过多期结果的相互验证,并与水准资料进行了比较。结果表明,D-InSAR结果可以清楚可靠地给出矿区沉降区域分布和演化,并且获得的矿区沉降范围和位置与实际基本吻合,沉降幅度较小的区域在数量级上和水准资料一致,而最大沉降量出现偏差,这是由于高形变梯度引起了干涉图的完全失相关,超出了D-InSAR技术形变探测的能力范围。     

厚表土层下采煤对地表及铁路桥的影响分析

以淮南某矿区为例,用有限元分析了厚表土层下煤矿开采引起的地表沉陷、地表倾斜、水平移动及孔隙水压的变化规律,总结了地表移动的基本特征和相关参数;同时分析了位于该矿首采区的铁路桥因地表变形产生的附加内力的变化,为采动区的建筑物保护提供了科学依据。     

温家沟矿采煤引起的地表沉陷预测

采用概率积分法对温家沟煤矿采煤引起的地表变形进行了预计,得出采后地表移动变形最大值。根据变形值分析了开采对地表建筑物和附属物的影响,为制定地表塌陷防治措施和生态恢复措施提供了依据。     

利用Mogi模型预测盐岩储气库地表沉降

 盐岩储气库运营期间腔体体积的蠕变收缩是库区地表持续沉降的主要原因。假设盐腔体积收缩的等效弹性变形引发的地表沉降是实际蠕变沉降的一阶近似量,将盐腔转化为相同埋深、相同体积的球形腔体,并受到均匀向内收缩的弹性等效面力作用,将盐岩储气库地表沉降近似为弹性半无限空间内球型空洞受力收缩导致的边界位移问题。在上述弹性模型的基础上,引入火山地震学中用于预测火山喷发区地表变形的Mogi模型,得到库区地面垂直位移和水平位移的弹性解析解。Mogi模型的优势在于可以直接通过盐腔体积收缩量求得储气库地表位移,并与相同条件下的数值模拟沉降结果有着良好的近似效果,表明Mogi模型在储气库地表沉降预测研究中具有一定的可行性,并给出利用Mogi模型研究盐岩储气库地表沉降的研究方向及建议方法。     

方城县萤石矿塌陷成因及防治对策

通过对方城县萤石矿采空区塌陷的调查研究,对该县萤石矿区地面塌陷的分布特征、地面塌陷的成因机理有了比较系统的认识,并对影响采空塌陷的岩性、地质构造、地下水、开采条件等因素进行了分析,提出了该县萤石矿塌陷的防治对策,力求有效的预防和减少地面塌陷的发生。     

软岩地层深部开采地表下沉分析

针对软岩地层深部地下大面积开采岩体移动变形预测问题,利用弹塑性力学理论建立了相应的预测分析理论模型。用所建立的弹性理论模型对某铁矿地表移动变形进行了计算分析,并将理论预测结果和实测资料进行了对比。文中用弹塑性有限元法分析了不同弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角等物理力学参数对地表下沉的影响;对软岩地层深部开采地表移动进行了计算分析。结果表明,弹性模量对地表下沉影响较大,而其他参数影响较小。结果表明,弹塑性力学方法适用于分析软岩地层大面积开挖岩体移动预测问题。     

程潮铁矿西区不同采矿水平下的岩体变形规律分析

 金属矿山不同采矿水平下的岩体变形规律分析,能为矿山地表移动沉陷范围的圈定及安全生产决策提供依据。以湖北鄂州程潮铁矿西区为例,依据近8 a监测所得的地表及深部岩体变形成果,对不同采矿水平下的岩体变形规律进行分析。结果表明：开采－290,－307.5和－325水平时,顶板岩体进入初始冒落阶段;开采－342.5水平时,顶板岩体进入了大量冒落阶段,其崩落是间断发生的;开采－358水平时,地面沉降漏斗均匀扩展,岩层移动表现出很强的连续性;开采－375水平时,围岩进入快速向外扩展阶段,边界线、移动线得到了较大的扩展,下盘沉降漏斗在2010年1月之后变为不均匀扩展,岩层移动出现了突变性;开采－395水平时,围岩进入扩展放缓阶段,边界线、移动线基本未向外扩展,下盘沉陷坑区域变形仍旧非常剧烈,没有减缓的趋势。