浅论采空老区地表变形及沉陷机理研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文采空老区地表变形及沉陷机理研究姓名：谢晓龙申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：汪明武20100316采空老区地表变形及沉陷机理研究摘要随着土地资源日益紧缺，为了最大限度的利用采空区，确保采空区上部重要交通工程和居民小区的安全，提出相应的采空区地表变形和沉陷治理技术，开展采空老区地表变形及沉陷机理研究具有重要的社会经济意义。论文基于三维有限差分法，针对实际煤矿采空老区条件，构建了数值分析模型，进而数值探讨了采空老区的地表变形基本特征及规律，以揭示采空老区上的地表变形规律和沉陷机理。数值模拟研究得出以下初步结论：1)在每层煤

2、层被开挖后，上覆岩土层倾向上部区域出现水平应力较小，倾向下部则较大现象，随着开挖的继续，应力偏差逐渐变小。2)地表沉降和变形曲率变化沿走向方向较小，而沿倾向变化较大；下沉基本以最大沉降点为中心对称分布。3)煤层开采后上覆岩体破坏主要沿走向方向发展，其中1捍层煤开采后上覆岩体垮落破坏，而其他煤层开采后上覆岩体则多发生断裂现象。4)地表沉降数值模拟结果与概率积分法、地表多年的矿区沉降实测值基本吻合。研究结论将有助于采空老区地表沉降控制，为老采空区地基处理技术提供了理论依据。关键词：采空区；沉陷机理；岩层移动；数值模拟；FLAC3D；概率积分法Ground

3、DeformationandSubsidenceMechanismofOldMiningAreaABSTRACTWiththedecreaseoflandresources，tomakethemostoftheoldminingareas，andensurethesafetyofimportanttrafficengineeringandresidentialbuildingsfoundontheminingareas，theresearchofsubsidencemechanismandsurfacedeformationofminingareas

4、isofimportantsocialeconomlcsignificanceIordevelopingasuitableandrationaltreatmenttechnology·Basedonthree．dimensionalfinitedifferencemethod，thenumericalmodellSdiscussedaccordingtotheactualconditionsofoldminingareas．Thedeformationfeaturesandlawofgroundsurfacewerefurtherinvestigat

5、edtorevealsubsidencemechanismofminingareas．Thepreliminaryconclusionsaredrawnasthefollowing：1、)Whenthecoalseamwasexcavatedonebyone，thesmallerstresswasobservedintheupperstrataareaalongthedipdirection，butthelargervalueinthebottomarea．Andthestressdeviationdecreasedwiththeexcavation

6、process·21Thegroundsubsidenceandcurvaturechangedslightlyalongthestratastrike，ontheotherhand，changedgreatlyalongthedipdirection．Thesubsidencedistributedsymmetricallyaroundthecenterofthemaxsettlementascenter．3)Damageofoverlyingrockmassmainlyoccurredatthedirectionofstrike-Theoverl

7、ayingrockmasseswerecollapsedaftertheCoal1wasmined，buttheoverlayingrockmasseswererupturedwhentheothercoalwasmined．41Thecomputedgroundsubsidencefromthenumericalsimulationwascoincidentwiththatfromtheprobabilityintegrationmethodandthemeasuredvalueofsurfacesubsidenceoveryears．Theser

8、esultswillcontributetothesurfacesubsidencecontrol，andp