大型地下水库模型试验监测方法研究

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1、大型地下水库模型试验监测方法研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：水利水电工程系学科：水利工程研究生：格桑多吉指导教师：刘晓丽副教授二○一五年五月TheresearchonthemonitorsystemoflargeunderwaterreservoirmodelThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinHydraulicEngineeringbyGeSangduojiThesisSupervisor:Vice-Profe

2、ssorLiuXiaoliMay,2015I摘要摘要模型试验一直以来是科学研究的重要研究方法，而其监测手段与信号采集方式是获取有效数据的关键。本文结合FLAC3D数值模拟分析并预测煤矿分布式地下水库模型试验结果，并指导该试验监测方案的设计。在此基础上，通过对试验结果进行数据分析，得到煤矿开采产生上覆岩层变形与煤柱压力等信息的变化规律，同时对试验监测方案进行综合评价。通过对模型试验进行数值模拟，发现在煤层开挖过程中上覆岩层变形呈现如下的规律：上覆岩层的变形曲线与开采方式有较强的相关性，不同的开采方式情况下会有完全不一样的变形方式，主要体现在变形随时步的发展模式不一样，但整体塌落曲线或者说主断面

3、的变形曲线，都呈类拱形曲线。而观测点的累计量随时步的发展曲线呈一种类似玻尔兹曼分布曲线，也就是说其观测点的变形速度随时步是不均匀的，开挖之后短时间内将进入一个速度较大的过程，一段时间（稳定或不稳定）之后速度下降很快，进入一个速度很低的状态，呈现一种类似高斯曲线的发展模式。同时在Y方向上的变形量几乎没什么差别，最大变形差只有1mm左右，故此在试验误差范围内可以认为没有任何差别。同时压力变化情况，尤其是煤柱区域的压力变化会有比较复杂的特点，同层开挖产生对没住的变化规律与上层煤柱对下层的压力变化规律会有截然不同的特点。在此基础上根据模型试验的尺寸以及试验需求，对模型试验的监测方案进行了设计，不管是

4、从最为基本的传感器的选取以及观测点的布设，还是从传感器数据的采集系统都选取了经济而又精度等方面达到足够的保证的方案。对于变形位移监测方案还是煤柱压力监测方案都选取了两种以上监测手段，这样充分保证了试验数据采集的合理性，并能够从侧面对试验监测方案做更为详尽的评价。对于渗压方案，笔者觉得一种方案能够完全保证试验需求，就只选取了一种方案。而采集系统方面，设计出了一个统一的将不同信号均可采集的多通道采集仪，并携带自身的数据处理软件，方便同步观测试验数据。最后对试验数据进行了较为详尽的分析，掌握了煤矿开采产生的变形压力等的变化规律，同时对监测方案进行了最终的评价。I摘要关键词：数值模拟;变形分析;煤矿

5、顶板;压力分析IIAbstractAbstractModeltesthasalwaysbeentheimportantmethodsofscientificresearch,andthemonitoringmethodandsignalacquisitionisthekeytoobtainvaliddata.ThispaperdoanalysisandpredictiononcoalmineundergroundreservoirmodeltestresultsbasedonFLAC3Dnumericalsimulationsoftware.Andtheresultwillbeusedtog

6、uidethedesignofthemonitoringschemefortheexperiment.Andonthisbasiswegetthecoalminingoverburdendeformationandthechangelawofpressureinformationsuchasthecoalpillaratlast.Bynumericalsimulationonthemodeltest,wefindthedeformationlawsofoverlyingstrataafterthecoalexcavation.Firstly,thereisastrongrelationshi

7、pbetweenthedeformationcurveofoverlyingstrataandthecoalexcavationmode,differentwaysofcoalexcavationmeansdifferentwaysofdeformationanddifferentrulestodevelopthedeformationofcertainpointtothetimestep.Butwefind