门式刚架结构抗地表变形性能分析

为更好地了解采动区现有门式刚架结构的力学性能,以双跨带吊车门式刚架结构为研究对象,采用物理实验和有限元模拟手段,分析了门式刚架结构在地表压缩、拉伸、倾斜（不均匀沉降）、正曲率和负曲率变形条件下的附加应力和附加位移的变化规律。最后得出了地表变形作用下门式刚架结构的全局响应及抗变形规律,为采动区门式刚架结构设计提供了理论依据。     

厚黄土层矿区采动失水引起的地表沉降计算方法

西部厚黄土层覆盖矿区的采煤沉陷具有特殊性处于地下水位以下的饱和黄土层在开采沉陷过程中产生失水固结变形,将引起地表发生明显的附加沉降以渭北黄土覆盖矿区条件为模型,根据地下水位下降曲面特征分析了采动饱和黄土层失水固结的土力学机理,提出了采动黄土层压缩量的计算方法利用随机介质理论建立了采动黄土层失水固结引起的地表附加沉陷变形的计算模型实例计算表明,开采沉陷区黄土层的失水固结导致地表发生较大的沉陷,这种附加变形增大了地表变形程度和移动影响范围,对地面建筑物的保护造成不利影响     

论浅部开采条件下城区土地开发

针对地表变形最大限值和采煤临界深度最小限值是采动区建抗变形建筑物的两个必要条件,通过实测数据分析指出:建抗采动变形建筑物的地表变形限值应以Ⅲ级为宜;在不形成塌陷漏斗前提下,采动区作为类似材料堆积场等其他用途的地表变形可达Ⅳ级.说明了建筑物附加应力影响下,采煤临界深度之计算方法、提出了计算公式.进而,阐述了城市浅部采动区建抗变形建筑选址的避让措施、地基岩体加固措施,以及,建筑结构的建筑措施、刚性措施、柔性措施.提出了采煤沉陷区进行综合治理的5个基本原则.     

采动区地表剩余变形对高等级公路影响预计分析

高等级公路建设中经常遇到公路穿越矿区采动影响区的问题.采动引起的地表移动变形是确定路基稳定性、分析采空区影响程度的主要依据.采动地表移动变形可分为连续移动变形与非连续移动变形两大类.在地表连续变形条件下,得出预计地表剩余沉陷引起移动变形的理论方法,由地表剩余变形等值线图形分析,划分其为不同的影响区,根据不同影响区位移变形的特点,给出适应于采动区移动变形要求的抗变形路基路面结构方法.     

采动地表裂缝形成机理的数值模拟

为研究采动地表裂缝的形成机理和采动地表裂缝影响下地表移动变形分布特征.采用有限差分数值模拟软件进行模拟分析.研究表明:工作面开采后,采空区上覆岩层以梁或板的形式沿层理面法线方向移动、弯曲,当移动变形传至地表,使地表拉伸及曲率变形超过土体抗拉强度时便产生裂缝;采动地表裂缝影响下,裂缝远离采空区一盘地表移动变形值均减小,最大变形位于裂缝位置,裂缝具有集中变形特征和阻断变形传播的屏障作用.研究成果对矿区地表建(构)筑物保护、地表裂缝治理具有一定参考价值.     

渭北矿区厚黄土层采动变形数值模拟研究

渭北矿区黄土层覆盖厚度占开采深度的30%～70%,采煤沉陷规律具有特殊性。以渭北矿区大佛寺煤矿首采工作面开采为实例,利用FLAC软件分析了基岩开采沉陷引起的黄土层附加应力与变形的基本特征。数值模拟表明,采动黄土层中的附加竖向应力随着深度增加而增大,在地表附近水平向附加应力相对增量远大于竖直方向,地表变形由水平向附加应力所主导,在采空区上方产生体积压缩,在煤柱上方产生体积膨胀,地表土体单元的体积变形与水平变形及竖向变形具有相同的分布特征。本文揭示了采动黄土层变形的特殊机理,为建立厚黄土层矿区开采沉陷变形预计模型奠定了基础。     

采动区输电铁塔安全性模糊综合评价模型研究

采动区输电铁塔在地表变形的作用下,会产生附加应力及倾斜变形,存在倒塔风险,进而影响整条架空输电线路的安全运行,因此对采动区已变形输电铁塔进行安全性评价具有重要意义.以应用于采空区的某500 kV输电铁塔为例,首先对不同地表变形条件下的输电铁塔进行有限元数值模拟,通过分析计算结果获取多种条件下塔脚变形限值;然后基于模糊综合评价理论,建立了安全性评价指标体系,确定了评价等级隶属度;最终提出了应用于不同地表变形阶段,输电铁塔单因素和多因素安全性模糊综合评价模型.通过把安全性模糊综合评价模型应用于某一工程实例,验证了该模型的正确性和适用性.     

采动区地震—开采沉陷变形对建筑耦合作用

针对中国目前缺乏完善的采动区建筑结构抗震抗变形双重保护的分析方法和专门的采动区结构抗震抗变形规范的现状,在分析采动区建筑结构抗采动变形研究以及设计方法的基础上,通过有限元软件的数值模拟分析,提出较为合理的地震动和开采沉陷变形分析模型,建立完全随机地震反应和沉陷变形的整体有限元法,确定了合理的采动区建筑结构抗震抗变形构造措施,对采动区已有建筑的抗震抗变形加固维修以及采动区建筑物抗开采沉陷变形设计和抗震设计有一定的参考价值和指导意义。     

门式刚架轻钢结构瞬态动力学的和谐响应

门式刚架受冲击或振动引起的大的动态应力易导致结构破坏。基于有限元理论,利用大型有限元分析程序对门式刚架轻钢结构进行瞬态动力学和谐响应分析,得到了梁柱端板中点位移随时间和频率变化的曲线。结果表明,在0.3 s时,x、y方向变形总量最大;当外载荷的激振频率与结构固有频率(3.021 5 Hz)接近时会引起结构共振。该研究为门式刚架轻钢结构的工程应用提供了参考。     

门式拱架轻型房屋钢结构承载性能的试验研究

为研究门式拱架轻型房屋钢结构在静力荷载作用下平面内的受力性能和变形特性,对一榀跨度10m门式拱架进行静力加载试验。同时利用有限元计算软件AN SY S对试验模型以及与试验模型相同跨度、跨高比和截面尺寸的门式刚架进行计算。通过试验与计算结果比较分析可以看出,在结构荷载、几何条件相同的情况下,门式拱架较门式刚架具有更好的整体刚度,有利于充分地利用材料强度,提高刚架的承载能力和减少变形。     

复杂条件下连拱隧道洞口塌方成因及加固技术

栎斜隧道是宁波象山港大桥公路中的一座双向四车道连拱隧道,出口段存在明显的偏压现象,围岩较破碎,地质条件复杂.左洞出口段遇大雨侵蚀后围岩变形突然增大,变形速率加快,致使洞口出现塌方.通过对塌方段主客观原因的分析,采用洞口刷坡、打设长管棚并喷射混凝土的综合方法加固处理.同时在处理段洞内增设监测断面进行周边收敛位移、拱顶下沉和地表沉降监测等监控手段,并与数值模拟结果对比分析.监控量测和数值模拟结果基本相同,表明处治措施得当,隧道洞口围岩基本趋于稳定,效果良好,为类似工程提供参考.     

基于螺旋平行线与TDR的地面塌陷变形测量技术研究

简述了当前对地面塌陷测量技术的缺陷并提出一种新型的测量方法。说明了螺旋平行线的结构并对其电路特性进行了分析推导,得出其特性阻抗随拉伸变形增大而增大,且介电常数对其特性阻抗影响较小的结论。说明了结合螺旋平行线的TDR方法可应用于地面塌陷的测量,拉伸变形量反映地面塌陷程度,反射信号的波峰对应的位置即为地面塌陷变形的位置。最后通过室内实验,并结合UVE-PLS的数学模型建立了螺旋平行线拉伸变形量与反射信号值的数学关系,并得到了较准确的预测结果。     

采空区地表变形对既有砌体结构影响分析

煤炭开采沉陷区的较大地表变形（倾斜、水平变形和曲率）会对既有砌体房屋造成倾斜、裂缝或倒塌等破坏。在总结“三下”压煤现状的基础上,根据拟建矿区具体的地质条件和开采条件预估算各种地表变形值,用ANSYS有限元整体模型思想建立典型多层砌体结构,分析砌体结构在拟建矿区开采沉陷导致地表整体倾斜、水平受拉变形和不均匀沉降情况下的墙体受力情况,并与在正常工作状态下的墙体受力情况做对比,总结各工况下墙体的受力特点,对采空区砌体结构的抗变形提出建议。     

结合SBAS-InSAR与光学遥感的矿区地表塌陷监测

针对矿区地表塌陷过程中难以获取全面的形变信息问题,本文以河南某采煤塌陷区为研究区,首先,基于多源多时相光学遥感影像采用综合归一化差异水体指数提取开采塌陷区积水的空间展布情况;然后,利用SBAS-InSAR技术处理63景2017年3月19日至2021年4月27日Sentinel-1A影像,获取研究区地表形变信息。结果表明：2010-2019年间年均塌陷积水面积新增幅度基本平稳,2019-2021年间年均塌陷积水面积新增幅度减小;研究区最大形变速率为-60.42 mm/a,形变速率小于-15mm/a区域均有煤矿井工开采作业。本文方法有效的提取了开采塌陷区较长时期内地表形变信息和空间展布情况,为矿区地表塌陷监测提供新的思路,形成了一套有效的矿区地表塌陷监测工作方法和流程,提高了遥感技术在矿区地表塌陷宏观、快速、准确监测的目的,为矿区塌陷修复和生态环境治理提供基础数据支撑。     

18m跨轻型门式刚架稳定的有限元分析

采用有限元分析程序ANSYS,对18m跨门式刚架的稳定性进行了有限元分析,主要考虑几何大变形下,水平荷载和切线模量对刚架稳定性的影响。通过研究与分析,得到了以下结论：刚架承载力随着水平荷载的增大而逐渐减小,随着切线模量的增大而逐渐增大。     

AHP法在确定地表变形因素权重中的应用

地表沉陷变形是一个复杂的力学过程,影响地表沉陷变形的因素集是一个由相互关联相互制约的众多因素构成的复杂系统。准确地预测各因素对地表沉陷变形的影响情况对矿产资源开采研究、采动灾害的控制、矿山生态环境的改善等具有重要的意义。层次分析法最终为综合评价地表沉陷变形以及地表沉陷变形的预测提供了科学依据。文中在分析层次分析法确定指标权重不足的基础上,结合物元分析理论,将专家作为样本,以各专家判断矩阵得出的权重构造的复合物元作为因子,通过物元分析得出各专家效度,从而建立了确定影响地表沉陷变形各因素权重的物元分析模型。该方法充分考虑各专家对不同事物的认识程度,修正了层次分析法确定权重地片面性,使指标体系能全面客观地反映被评价对象。     

西部黄土山区开采沉陷变形数值模拟研究

西部黄土山区开采沉陷变形规律远比平原地区复杂多变。以陕西铜川厚黄土山区采矿地质条件构建不同斜坡组合与平地条件的计算模型,通过FLAC-3D数值模拟分析了单一斜坡、凸形和凹形组合斜坡条件下地表侧向滑移引起的水平移动和下沉分布特征,并绘出了地表开采沉陷与斜坡侧向滑移分布曲线。进一步分析表明,当开采沉陷引起的水平位移及其变形与斜坡向下坡方向的滑移变形方向一致时,在地表形成两者的叠加,增大了斜坡体的变形;当两者方向相反时则导致2种变形部分"抵消"。上述采动斜坡中开采沉陷与坡体侧向滑移的"叠加"效应,导致了黄土山区地表沉陷变形规律的复杂性。     

贵州采煤塌陷引发的地质灾害及塌陷区的类型

贵州省因采煤塌陷引发的矿山地质灾害主要表现为地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流等,其发育程度和影响程度在不同采煤塌陷区差异较大。采煤塌陷区可划分为六盘水复合型塌陷区、贵-毕中度塌陷区及黔东轻微塌陷区等三种类型。其中,第一种类型煤矿采空区地表沉陷变形最明显,易引发次生地质灾害,危害性最大;第二种类型采空区地表沉陷变形较明显,引发次生地质灾害的可能性和危害程度较前者小;第三种类型采空区地表沉陷变形不明显,塌陷危害较小。     

倾斜煤层采动影响下的挤压变形区移动变形特征分析

以重庆南桐矿区为工程背景,通过三维数值模拟方法,对倾斜煤层在三种不同开采宽度工况下上覆岩层移动挤压变形区特征进行了研究。结果表明:采宽由80 m增加到160 m时,煤层与岩层交接处应力变化较小,挤压变形区地表下沉速度较为缓慢;采宽由160 m增加到240 m时,煤层与岩层交接处应力变化非常显著,挤压变形区地表产生明显下沉;不同的开采工况下,挤压变形区沉陷位移都会出现一个峰值,且位于开采区下山方向,挤压变形区沉陷值受水平应力影响较小,走向和倾向方向的沉陷值以该峰值曲线呈中心对称。