沉陷区地基稳定性评价机理及基于C#的软件开发与应用

在采煤沉陷区兴建建筑物,涉及到建筑物地基的长期安全稳定性,需要对沉陷区空间的稳定性进行分析、评价。文章分析了附加应力分析法在沉陷区地基空间稳定性评价的基本原理,探寻出矩形建筑物附加应力的分布规律,为拟建建筑物的尺寸选择提供了理论依据。根据附加应力分析法的基本原理,应用C#语言对采煤沉陷区空间稳定性评价与分析进行了程序设计与编写,实现了计算机对采煤沉陷区地基空间稳定性的评价与分析,为采煤沉陷区的地基空间稳定性评价问题提出了新思路,使得采煤沉陷区地基空间稳定性评价更科学、准确、便捷,为煤矿沉陷区兴建建筑物奠定了技术基础。     

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。     

废弃巷道上方地表建筑场地地基稳定性评估

由于废弃巷道不再进行正常维护,随着时间的推移在地表附加建筑荷载等外在因素作用下,废弃巷道会逐渐遭受破坏,致使地表产生突然或逐渐地沉陷,从而影响地表建筑地基的稳定。因此,提出了废弃巷道地表建筑地基稳定性评价原则,对废弃巷道顶板破坏高度和附加建筑荷载影响深度进行了定量计算和分析,探讨了废弃巷道上方地表建筑地基稳定性评估方法,并采用实例验证了该评估方法的有效性。     

大型油罐碎石桩复合地基沉降量的数值计算与分析

该文结出了圆形基础在竖向荷载作用下,碎石桩复合地基最终沉降量的数值计算方法和计算程序,能够快速方便地计算地基中附加应力分布和地基沉降曲线。并以天津某大型油罐为例进行了沉降计算,对沉降计算的经验系数进行了分析,其结论对今后油罐地基处理具有实际意义。     

巨厚冲击层下路桥结构沉降相似材料模拟试验研究

为探究巨厚冲击层下煤炭开采诱发路桥框架结构的沉陷规律,针对巨厚冲积层下路桥框架结构在采动过程中地基受挠动影响大、易失稳的实际问题,运用相似材料模拟的方法建立室内箱涵物理试验模型,研究了不均匀沉降条件下框架结构基底附加应力、箱体上表面的竖向位移、箱体侧墙挤压附加应力和箱体顶板和底板的内外表面上中轴线处x向附加应力的变化规律。     

岩溶地区复合地基工程性状分析

结合岩溶地区地基处理的工程实例,利用有限元方法,对天然地基、水泥土搅拌桩加固、CFG桩加固、CM三维高强复合地基等方案进行数值模拟,计算分析了不同方案下桩身应力、土体附加应力分布及地基沉降.研究结果表明:复合地基中桩身应力与土体附加应力按刚度分配,桩侧土体应力与桩身应力表现出互补的特性;水泥土搅拌桩加固地基与天然地基具有相似的荷载-沉降曲线,CFG桩复合地基与CM三维高强复合地基具有相似的荷载-沉降曲线; CM三维高强复合地基采用半刚性短桩同刚性长桩相结合,半刚性短桩提高浅层地基承载力,刚性长桩可以控制沉降,地基处理效果与CFG桩复合地基接近.     

梯形荷载下的应力计算

本文以符拉蒙(Flamant)在三角形荷载下的应力解答和叠加原理为基础,采用简捷的方法导出了梯形荷载作用下地基中的垂直附加应力σ_L、水平附加应力σ~x以及剪应力τ_(zx)的理论公式,并编制了可供工程实用的计算曲线,以便用于路堤、土坝、土堤等梯形荷载作用下的地基应力和塑性区开展的     

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。     

煤矿建筑物地基不均匀变形

煤矿建筑物地基,除岩石地基外,各类土都会发生不均匀沉陷。这种不均匀下沉使结构产生的附加应力,如果超过了结构的安全度,将会使建筑物出现开裂以致破坏。因此,对地基不均匀沉陷给建筑物带来的危害和产生的附加应力进行观测,提出计算和预防方法是很必要的。     

岩溶区路基下伏溶洞顶板稳定性分析及加固处理

以湖南某岩溶区高速公路为工程依托, 通过建立岩溶区路基下伏溶洞有限元模型, 利用数值模拟方法分析了公路一级车道荷载作用、地下水影响以及采用碎石填充溶洞等3种工况下岩溶路基中附加应力分布及变形规律。结果表明:车道荷载作用下, 溶洞拱圈土层与石灰岩岩层接触面处出现应力集中, 溶洞顶面竖向位移达1.1 cm; 在地下水影响下, 车道荷载引起的地表和溶洞拱圈最大竖向位移分别减小了39%和28%; 采用碎石填充溶洞后, 车道荷载引起的地表竖向位移减小了57%, 有效控制了下伏溶洞对路基稳定性影响。     

信湖煤矿钻井井筒可缩性井壁接头设计及数值模拟研究

 煤矿矿区的底部含水层直接覆盖在煤系地层之上,随着矿井建设和生产的进行,表土含水层的水位将会逐渐下降,土体中有效应力逐渐增加,引起井筒周围土层固结沉降,施加给井筒一个相当大的向下竖向附加力（又称为负摩擦力）,使井筒受到的竖向荷载加大,随着地层的沉降,竖向附加力逐渐增大,最终导致井壁因强度不足而破坏。考虑到这个问题,将信湖矿井井筒安装可缩性井壁接头。本文着重介绍了可缩性井壁接头设计的计算方法,并对计算结果进行数值模拟校核。     

夹硬层土中单桩贯入挤土效应的数值模拟

桩贯入土体产生的挤土效应问题较为复杂。利用ABAQUS软件建立了单桩贯入夹硬层土和均质土的二维轴对称有限元模型,经过分析比较,得出了单桩贯入夹硬层土体所特有的位移场及应力场的变化规律。分析表明:桩贯入夹硬层土过程中,软硬土层交界处土体水平位移变化剧烈;硬土层的存在,会使土体水平及竖向位移受到约束;夹硬层土的水平挤压应力要远大于均质土情况;与水平应力相比,竖向挤压应力在硬土层处明显偏小。     

急倾斜层状岩体巷道顶板膨胀型浆体注浆支护效果研究

为分析急倾斜层状岩体巷道顶板注浆后的支护效果,采用ABAQUS软件分别建立其顶板层理面普通型浆体注浆和膨胀型浆体注浆加固以及未注浆的数值分析模型,对比分析了不同注浆条件下巷道顶板的位移、应力与塑性应变的变化特征。开展了急倾斜层状岩体巷道顶板注浆相似模拟试验,在相似模型中设置了与数值模拟对应的位移与应力监测点,对比分析了普通型浆体注浆和膨胀型浆体注浆后的顶板位移及应力变化特征,并结合相似模拟试验现象分析了膨胀型浆体的注浆加固机理。研究表明：普通型浆体注浆和膨胀型浆体注浆条件下的顶板垂直位移较未注浆分别平均减少了19.7%和30.2%,膨胀型浆体注浆较普通型浆体注浆的垂直应力平均降低了18.4%。相似模拟试验中,巷道顶板位移及内部应力变化规律与数值模拟相吻合,膨胀型浆体注浆后的顶板承载能力和抵抗变形能力更强,加载后较普通型注浆下的顶板位移与应力更小。研究结果进一步表明,膨胀型浆体对于急倾斜层状岩体巷道顶板注浆加固具有良好的支护效果。     

深厚表土层井壁温度竖向附加应力分析

深厚表土层竖井井壁破裂是严重危害煤矿生产的地质灾害。温度作用是导致井壁内竖向应力增大而诱发井壁破裂的一种重要因素。为了分析深厚表土层立井井壁因温度作用产生纵向膨胀对井壁受力状态的影响,在分析井壁与土体相互作用的基础上,根据热力学和弹性理论建立了井壁和土体剪切作用的弹塑性模型,推导了井壁温度竖向附加应力的计算公式。进一步分析表明：井壁内温度竖向附加应力随深度呈不断增大的趋势,并在基岩附近达到最大值;温度竖向附加应力随着弹塑性剪切段分界点的深度近似呈线性增加。这些结论有助于加深对深厚表土层井壁破裂机理的认识,并对井壁破裂预防治理具有理论指导作用。     

不同倾角正断层附近应力分布规律数值模拟研究

查明不同倾角正断层附近应力分布规律对瓦斯分布规律预测、煤与瓦斯突出预测具有重要的参考价值。以鹤壁四矿31052采煤工作面内不同倾角正断层参数为基础,结合实验室岩石力学测试,构建了正断层地质模型;借助ANSYS有限元模拟软件对不同倾角(30、45、60°)正断层附近的应力分布进行模拟。结果表明:煤厚7.5 m、断层垂向高度50 m、断层倾角45°时,断层端部的应力集中程度最高,断层附近煤岩体破碎严重;工作面前方距断层40 m左右范围应力"释放区、集中区、正常区"三区界限较明显。断层长度、煤厚取值不同时,断层端部应力集中程度会发生变化。煤厚和工作面距断层距离对断层附近横向上应力变化有重要影响,断层垂向高度和断层倾角对断层附近纵向上应力变化有重要影响。     

露天转地下房柱法开采扰动下采场稳定性研究

以云南晋宁周边典型的缓倾斜薄至中厚磷矿床露天转地下房柱法开采为研究背景,以层状岩质边坡与地下采场围岩及其上覆岩体组成的复合采动系统为研究对象,运用FLAC3D数值模拟方法和相似材料模拟试验对坡高300 m矿山在不同开采阶段下覆岩采动响应应力演化特征、位移变化特征和塑性区分布特征进行了研究.结果表明,第三阶段矿体开挖后,...     

基于Flac数值模拟的地面垂直钻井剪切破坏研究

以乌兰矿地面垂直钻井为研究对象,利用地面沉降理论,建立了地面垂直钻井井身位移与变形的数学模型,得到了钻井水平位移与水平变形的函数,分析了钻井水平剪切破坏的特征;并基于数值模拟软件Flac,实现了地面垂直钻井水平应力场的模拟。     

泥-砂岩混合地层隧道施工围岩稳定性数值模拟分析

为了研究富含孔隙水的泥-砂岩复杂地层隧道围岩稳定性，以青岛8号线泥-砂岩混合地层富水暗挖隧道为例，模拟了3种不同孔隙水情况下的围岩变形及应力演化规律，获得了隧道竖直位移(顶板下沉量)、水平位移(边墙移近量)、竖直应力、水平应力以及剪切应力的最大值。并将3种不同孔隙水情况下的数值模拟结果应用到青岛8号线隧道施工中，通过现场监测发现隧道顶板及边墙围岩变形均控制在安全范围内，该数值模拟结果在青岛8号线施工中具有较好的参考作用。     

边坡层状岩体三维横观各向同性数值分析

建立层状岩体的三维横观各向同性连续介质力学模型,把三维Hoffman强度准则引入到层状边坡稳定性分析中,模拟不同岩层倾角下三维边坡破坏模式。结果表明：岩层为水平分布,剪应力起主导作用,易发生以剪切为主的损伤破坏;岩层为竖直分布,主应力起主导作用,易发生以拉应力为主的倾倒破坏;当层状岩体的走向与坡面走向一致,岩层倾角在0°~90°变化时,岩体从剪应力为主的破坏到拉剪组合破坏再到以拉应力为主的破坏过渡。另外,顺倾岩层的边坡更容易发生剪切滑移型破坏,而反倾岩层的边坡整体不易发生剪切滑移破坏,多存在局部小范围损伤,整体相对较稳定。研究结果可为层状岩体边坡的设计、支护和监测提供借鉴意义。