学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

厚冲积层地表沉陷数值模拟及应用研究

作　者: 梁庆华
导　师: 温兴林；刘伟韬
学　校: 山东科技大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 地表沉陷数值模拟厚冲积层土体结构失水固结理论
分类号: TD325
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 250次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文在深入了解与调查地表沉陷理论的研究历史及研究现状的基础上，以葛亭煤矿为例，建立了ANSYS数值模型，对厚冲积层地表沉陷进行了研究，得出了厚冲积层地表沉陷的特有规律。通过对葛亭煤矿水文地质条件的分析，合理地评价了矿区含水层类型。以厚冲积层土体固结理论为基础，建立了葛亭煤矿地表沉陷的数学模型，运用ANSYS软件，模拟研究了综采放顶煤开采条件下的覆岩体内应力、变形与破坏机理，获得了地质开采条件下的覆岩导水裂缝带空间发育形态。模拟了厚冲积层土体粘聚力及内摩擦角度变化、土体弹性模量变化以及粘土层厚度对地表沉陷的影响，并得出了厚冲积层土体力学特征对地表沉陷的影响规律。根据开采沉陷概率积分法理论，推导了厚冲积层土体结构失水对开采沉陷影响的计算公式，并利用ANSYS软件，模拟了考虑厚冲积层土体结构失水情况下对地表沉陷的影响，比较了采用推导公式计算与计算机模拟两种情况下，对厚冲积层地表沉陷的变化。通过模拟得出，在考虑厚冲积层对开采沉陷的影响情况下，粘土层土体结构失水对开采沉陷影响比较大。对于葛亭煤矿来说，含水层失水引起的地表下沉占煤层开采下沉的20％。因此，粘土体结构失水对开采沉陷的影响是不能忽略的，应该加强粘土体结构失水方面的防范措施。对于计算厚冲积层粘土层失水对地表沉陷的影响问题，可以利用概率积分法求得在不考虑粘土层失水下的地表沉陷情况，然后利用模拟软件进行模拟，根据相似原理，得出总的地表沉陷情况；也可以根据推导公式进行计算得出。这对于研究土体结构失水对地表沉陷的影响来说，提供了一种较好的研究计算方法。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-12
1 绪论  12-19
  1.1 课题来源及研究意义  12
  1.2 国内外研究的现状  12-15
  1.3 课题研究的主要内容  15-16
  1.4 采取的技术路线  16-17
  1.5 主要创新点  17-19
2 厚冲积层粘土体的力学性质  19-24
  2.1 冲积层的基本概念  19
  2.2 冲积层粘土的物理特性  19-22
  2.3 厚冲积层粘土力学性能的基本概念  22-23
  2.4 本章小结  23-24
3 厚冲积层工程地质特征  24-33
  3.1 葛亭煤矿矿井概况  24
  3.2 厚冲积层土体结构特征  24-25
  3.3 葛亭煤矿厚冲积层工程地质特征  25-28
  3.4 厚冲积层水文地质特征及其采动效应  28-32
  3.5 本章小结  32-33
4 固结理论  33-43
  4.1 单向固结的普遍方程  33-36
  4.2 太沙基单向固结理论  36-39
  4.3 比奥固结理论  39-42
  4.4 本章小结  42-43
5 厚冲积层地表沉陷力学模型建立  43-52
  5.1 有限元基本概念  43-44
  5.2 土体内任意四边形单元数学分析  44-46
  5.3 厚冲积层地表沉陷力学模型建立  46-48
  5.4 岩土体中的 Drucker-Prager(DP)材料  48-51
  5.5 本章小结  51-52
6 ANSYS模型建立与数值模拟初步分析  52-66
  6.1 ANSYS的基本原理  52-54
  6.2 ANSYS有限单元法介绍与分析流程  54-56
  6.3 ANSYS数值模拟模型的建立与初步分析  56-64
  6.4 本章小结  64-66
7 厚冲积层土体性质对地表沉陷的影响  66-78
  7.1 厚冲积层土体力学性能对地表沉陷的影响  66-73
  7.2 厚冲积层粘土体厚度对地表沉陷的影响  73-77
  7.3 本章小结  77-78
8 厚冲积层粘土体失水对地表沉陷的影响研究  78-91
  8.1 葛亭煤矿开采引起粘土体结构失水介绍  78-79
  8.2 粘土体含水层失水引起的地表下沉机理与计算方法  79-83
  8.3 考虑粘土体结构失水力学模型修正  83-84
  8.4 粘土层失水 X、Y方向的位移变化情况分析  84-86
  8.5 粘土体失水各应力变化情况分析  86-90
  8.6 本章小结  90-91
9 结论与展望  91-94
  9.1 结论  91-92
  9.2 展望  92-94
致谢  94-95
参考文献  95-100
详细摘要  100-115

厚冲积层地表沉陷数值模拟及应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文