基于GIS的沉陷区建筑物损害可视化评价方法

随着计算机技术的广泛应用,利用地理信息系统解决各类工程应用问题已成为一个崭新的研究手段.沉陷区建筑物损害评价涉及因素多,数据量大,而GIS具有强大的数据管理与空间分析功能.结合GIS空间分析功能和ArcView GIS的Avenue语言编程技术,笔者对沉陷区建筑物损害的GIS可视化评价方法进行了详细探讨,实现了评价方法的计算机化、评价过程和结果的可视化.     

基于GIS的开采沉陷土地资源损害评价系统研究

将开采沉陷土地资源损害评价理论与GIS技术相结合,着重分析了GIS支持下的土地资源损害评价数据需求和功能需求,建立了基于GIS技术的开采沉陷土地资源损害评价模型和评价标准体系,开发了"开采沉陷土地资源损害可视化评价系统".结合鲍店煤矿十采区的实例,实现了开采沉陷区土地资源损害科学、高效、客观的可视化评价.     

基于GIS的沉陷区建筑物损害评价可视化分析

针对煤矿开采沉陷与地表环境资源之间日趋紧张的矛盾现状,在理论研究与现场调研的基础上,通过总结分析开采沉陷区地表变形与建筑物损害的相互关系,建立了沉陷区建筑物损害评价计算模型。基于计算模型,在GIS平台下利用ArcObjects组件开发技术,集成实现了“开采沉陷环境资源损害评价”功能模块并嵌入ArcGIS桌面系统。该系统模块能够实现煤矿沉陷区建筑物损害评价计算的自动化和可视化,同时,用户能够自主设定评价指标与评价标准的临界值,灵活应用于不同评价目标区。系统模块研制成功后,在兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿十采区进行了工程实际应用,现场实例校核显示,评价计算结果与现场技术人员的实地测算结果基本一致。     

沉陷区建筑物损害评价补偿模型的研究

为减少沉陷区建筑物损害引起的补偿纠纷,有必要建立公正科学的补偿体系.通过地表变形指标评价沉陷区建筑物损害程度,将沉陷区建筑物损害评价与补偿工作有机的结合,在综合考虑建筑物所处沉陷区位置和使用时间的基础上,对补偿标准进行修正,形成有区别的补偿标准,对沉陷区建筑物进行科学补偿.形成了从建筑物损害判定到损害补偿的流程体系,建立了沉陷区建筑物裂缝补偿和搬迁补偿模型.为沉陷区建筑物损害补偿工作提供了科学、系统的方法.     

基于GIS的地下开挖沉陷计算的有限层法及数据场表达

地学数字化与可视化构建的主要平台GIS已在许多岩土工程领域得到应用。地下硐室开挖和矿山采掘引起的地表沉陷是一种较为严重的工程灾害,基于“3S”技术对地表沉陷及其沉陷损害进行实时预测预报和评价,其效果和意义都是显著的。给出了一种用于地下开挖地表沉陷计算和岩土体应力分析的方法即有限层法,给出了该方法的位移模式、应变矩阵、弹性矩阵、单元该刚度矩阵和应力矩阵等,并就该方法与GIS集成中的数据模型和数据组织方法进行了探讨,同时还给出了基于GIS的沉陷损害评价系统的多语言集成模式和数据可视化方法,并通过系统应用的工程实例对该方法的可靠性进行了验证。     

与地面环境协调的地下工程开挖预警方法研究

针对地下工程开挖引起地面沉降损害的严重性,提出了“开展与地面环境协调的地下工程开挖”的理念,研究了地下工程开挖建设、地下水开采、地下矿物开采引起地面沉降的预警方法,构建了与地面环境协调的地下工程开挖的GIS可视化决策和设计系统,展望了今后进一步的研究方向,以指导地面沉降控制和损害防护工程的实施,达到地下工程开挖对岩土体、地表和地面建筑物、构筑物的损害最小,确保地下工程开挖与地面环境之间的协调关系达到最优化,从而实现地下工程开挖与地面环境的协调.     

基于GIS与概率积分的矿山“三下”开采沉陷预测研究

南方矿山地质地形复杂、"三下"采煤困难,其地质灾害预测预报更加困难,系亟待解决的技术难题。在概率积分和GIS基本原理的基础上,结合资兴唐洞煤矿24采区和21采区矿山开采等多源数据,对矿区开采地表沉陷进行预计,利用Arc GIS强大的管理和分析功能,将预测结果与实地测绘数据进行对比,实现矿区开采地表沉陷预测预警可视化表达,为类似矿山地下开采沉陷防治提供参考与决策理论。     

铁法矿区村镇下采煤建筑物沉陷损害的防治

矿区开采沉陷损害问题日益突出,应用建筑物下采煤的科学技术成果,逐步探索适合本矿区建筑物特点的治理沉陷损害的措施,取得了显著的经济效益和社会效益。     

基于GIS和概率积分法的北洺河铁矿开采沉陷预测及应用

金属矿山多为裂隙发育的块状岩体，因而开采引起的地表沉陷机制不同于层状地层的煤矿。为指导矿山安全生产及地表沉陷治理提供科学依据，以崩落法开采矿山地表沉陷为具体研究对象，对北洺河铁矿开采沉陷预测研究，将基于GIS和概率积分法的开采沉陷预测方法应用于采用无底柱分段崩落法的金属矿山中。通过GIS建模全面反映矿区的三维地理、地质信息及其内在属性，应用基于概率积分法和组件技术开发的MSDAS-GIS系统进行开采沉陷预测。利用GIS强大的空间分析和图形显示功能对预测结果进行分析和处理，并直观反映出开采沉陷对周围环境的影响程度及范围。通过与地表观测数据及实际情况的对比分析，验证预测方法的适用性，同时也为指导金属矿山安全生产提供良好的三维可视平台。     

矿山废弃地下空间的危害与利用研究

地下矿山开采过程中要开掘大量的巷道与峒室,用以完成人员的进出与通风以及被开采下来的有用矿物的运输与提升工作.随着开采过程的进行,有些巷道与峒室将被破坏,而另外一部分则随着矿井或开采水平的报废而遗留在地层深处,成为永久性的废弃地下空间.矿山废弃地下空间实际上包含废弃的地下矿井所遗留的巷道、峒室等地下空间和生产矿井废弃采区或开采水平里的巷道与峒室两部分.这些废弃地下空间的存在不仅对未来相邻区域地下空间的开发与有用矿物的开采造成涌水、突气等巨大的安全隐患,而且还会引发地面沉陷等一系列环境问题.在解决地下水污染等问题的基础上,利用矿山废弃地下空间进行危险固体废物的无害化处理,将同时解决处置危险固体废物与处理矿山废弃地下空间危害的双重难题.     

浅谈地下采煤对地表建筑物的影响

简述了地下采煤引起的地表沉陷研究现状,讨论了地表沉陷的产生原因,指出了煤矿开采沉陷过程中防治地表建筑物遭到大程度破坏的方法和措施,以期推动煤炭工业的进一步发展。     

水平及缓倾斜煤层开采条件下离层值的计算

煤层开采诱发岩层与地表移动和变形所导致的地表沉陷对地表建筑物产生很大的影响和破坏。覆岩离层充填技术作为矿区开采沉陷控制的新方法，在我国一些矿区的应用实践证明，其控制效果和经济效益均很显著，但在减沉机理方面的研究还有待进一步深入，其中离层充填减缓地表沉陷技术在应用中的一个关键任务之一就是确定离层产生的位置及其大小，目前仍处于经验判定阶段，尚没有完善和准确的理论计算方法。根据薄板小挠度力学理论的基本思想，分析了采用薄板小挠度理论计算采动覆岩中离层产生位置及其大小的可行性及边界条件确定的合理性，探讨了水平及缓倾斜煤层开采条件下离层产生位置及离层值大小（薄板挠曲度）的理论确定方法，并给出了相应的计算公式。这些结果对于现场在应用离层充填技术减缓地表沉陷过程中确定离层产生的位置具有理论上的指导意义。     

覆岩主关键层对地表下沉动态的影响研究

在对岩体内部移动与地表沉陷实测资料进行对比分析的基础上,采用物理和数值模拟方法,就覆岩主关键层对地表下沉动态过程的影响进行了研究。研究结果证明,覆岩主关键层对地表移动的动态过程起控制作用,覆岩主关键层的破断将引起地表下沉速度和地表下沉影响边界的明显增大和周期性变化。在此基础上,提出将控制覆岩主关键层不破断失稳作为建筑物下采煤设计原则的观点。     

隧道开挖引起地表下沉及其影响分析

针对地下隧道开挖引起的地表下沉问题,运用概率统计理论建立了数学模型,并根据BP神经网络理论,通过对BP神经网络算法的改进,采用反分析方法确定岩体移动变形参数。利用所建模型对隧道开挖引起的地表垂直移动(下沉)进行了具体的计算分析,将理论计算值与实测下沉值进行对比,二者十分吻合。对比结果表明,所给出的数学分析模型及参数确定方法符合工程实际,为解决地下隧道开挖引起地表下沉预计分析问题开辟了新的途径。     

不同腔形下盐岩储库区地表最大变形预计新方法

众多已有盐穴地下储库群地面沉降监测数据和灾变实例表明盐穴储库群地面变形预测与控制是保证储库长期安全稳性运营的关键问题之一。中国盐岩地层盐层薄、成层分布的特点加剧了库区地表发生沉陷的灾变程度,直接影响到中国盐穴地下能源储备的安全。采用 Gaussian 曲线表示沉降分布,结合腔体收敛函数,建立了一套有别于概率积分法的地表变形预测理论—传递函数法。在此基础上,结合中国盐岩地层特点,对比计算了相同体积下椭球形、梨形与圆柱形溶腔在发生腔体完全收敛时所导致的地表最大变形量,并利用迭加原理对不同腔群分布形式、不同腔体间距下库区地表最大沉降进行了比较。研究认为,当单腔发生完全收敛时椭圆形腔体造成的地面沉降量最小,圆柱形最大;而库群对比计算结果表明腔体中心间距的增加将导致最优腔形的变化,并非椭圆形腔体始终最优。研究成果为中国油气储库建设中库区地表变形预测、腔体形状和布局优化以及相关规范的制定等方面提供了理论依据。     

微型钢管桩桩间土滑塌机理与监测验证

桩间土滑塌是基坑工程中经常出现的一种破坏形式,对基坑工程的安全产生重大威胁,因此,研究桩间土滑塌的条件和机理就显得尤为重要。本文结合某微型钢管桩基坑支护工程桩间土滑塌实例,对桩间土滑塌的机理进行了详细的研究和阐述,并结合全自动远程实时监测装置测得的地表沉降数据辅助验证。研究结果表明:桩间土的滑塌可分为桩间土拱形成、蠕变与塑性变形、桩间土拱破坏三个阶段,滑塌的触发原因为地下水位回升,导致土体抗剪强度降低,土拱破坏;采用自主研发的全自动远程实时监测系统能够及时准确的测量出地表沉降,并反应出基坑开挖、气温变化及降排水条件等对坑周土体地表沉降的影响,对保障基坑安全施工有重要的意义。