岩层与地表移动的计算机仿真

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1、辽宁工程技术大学硕士学位论文岩层与地表移动的计算机仿真姓名：黄海新申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张向东2001.12.1辽宁工程技术大学硕士学位论文摘要本文作者在研究大量国内外有关岩层与地表移动文献的基础上，从流变力学的角度建立了岩层移动的数学模型，研究了控制岩层组合运动规律；将基岩和冲积层视为不同的介质，并将流变力学理论和随机介质理论有机结合起来，建立了地表沉陷与变形预计的新理论和新方法；在此基础上，根据岩层与地表移动预计方法的研究向自动化、直观化方向的发展趋势，利用计算机仿真技术研制开发了岩层与

2、地表移动的仿真软件。关键词：岩层移动随机介质理论流变力学理论计算机仿真堑主三堡垫垄盔堂堡圭堂篁笙塞Abstl"O．CtAbasedonthestUdyofmanydocumerltsfromhomeandabroadaboutstrataandsurfaceIllovemeFlt，mathematicsmodelofstratamovementiSestablishedandiSusedtostudycornbinatorialrtlovelBerltregularityofcontrolingStrata1a

3、yfromarhe0109JcalmechanicSpointofVieW：ThebedrockandalluvialhotiZOFIareseparatelYregardedasdifferentmedium，andrhe0109icaltheoryWaScombinedwithrandommediumtheorySOthatnewtheorYandmethodwasmadet0estiIliatesurfacesubsidenceandnlovetllell％：Accordingtoprogressingi

4、nclinati013．ofpredictingmethodtoautomation、Visializatiorl，thepapermakeSimulatiorlsoftwareofStrataandsurfaceIllOVelIlelltbased013modelSdeduceedbYcomputersimulatiOrlmethod．KeyWords：stratamovement，randommediumtheory．rhe0109icaltheory，computerSimulation辽宁工程技术大学硕

5、士学位论文1绪论1．1岩层与地表移动研究的重要性随着社会进步和工业的迅速发展，人类对地下各种资源的需求越来越多。地下资源被采出后，开采区域周围岩体的应力平衡状态受到破坏，使岩层和地表产生移动、变形和破坏，这种现象称为“开采沉陷”。矿山开采沉陷学是研究开采沉陷以及由此引起的有关工程问题的一门学科，其涉及内容广泛，主要包括地质、测量、采矿、数学、力学、计算机、建筑等领域的知识。特别是近些年来，这些学科的新成果不断被引进到矿山岩层和地表移动中来，从而大大促进了这些学科的发展。开采沉陷(岩层与地表移动)对人类生产和生活

6、的影响早已被人们所认识。早在15至16世纪，在比利时曾发布过一项法令，对因进行开采而使列日城的地下含水层受到破坏的责任者处以死刑。由于对开采沉陷的研究不够，在本世纪初以前，因地下开采使铁路、房屋遭到破坏的，井下透水造成人员死亡的惨案时有发生。如1875年德国的约翰载梅尔矿，由于地表突然塌陷，毁坏了3l座房屋：1916年日本海下采煤时，海水沿着由于开采影响而扩大的构造裂隙溃入井下，使矿井全部淹没，237人死亡。目前，开采地下资源引起的她表移动(开采沉陷)越来越受到人们的关注，开采地下煤炭、石油和天然气、开挖隧道和

7、地铁、抽取地下水等都会引起不同程度的地表沉陷和地面建筑物、构筑物、公路、铁路、河流、湖泊、森林、农田、地下水资源等的破坏，严重的还会危及生命和财产的安全。因此，准确的预计和控制岩层移动对国家的经济建设具有重要的意义。随着国家经济建设的进行，对煤炭资源的需求量同益增大。目前，我国每年从地下采出煤炭超过10亿吨，地表沉陷问题十分突出。人们已认识到岩层与地表移动(开采沉陷)的预计与控制对我国煤炭生产、环境保护、经济可持续发展以及城市防护、矿区社会的稳定都具有重要的意义。～方面，我国“三下(建筑物下、铁路下、水体下)”

8、压煤量巨大，据统计达133．8亿吨，其中建筑物下78．18亿吨，铁路下18．9l亿吨，水体下(包括承压灰岩水上)36．39亿吨。如果能将我国“三下”压煤开采出来，哪怕只“解辽宁工程技术大学硕士学位论文2放”出来一半，就可供66个年产100万吨的大型矿井生产100年。可见，解放三下压煤对我国煤炭生产的可持续发展具有十分重大的现实意义和社会意义。为了解放这些煤炭资源，同时又使受护物保持原有