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采空区建筑地基稳定性分析的相似模拟试验研究

作　者: 刘秀英
导　师: 张永波
学　校: 太原理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 相似模拟试验采空区地表移动分形维数损伤变量地基稳定性
分类号: TU470
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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引　用: 8次
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内容摘要

随着煤炭的大规模开采以及多年超常规无序粗放式采煤，我国中西部许多地区形成的大面积、大规模的采空区，已成为我国高速公路、现代化铁路、机场、引黄水利工程、西气东输等重大基础工程建设及小城镇建设规划的制约因素。因此，开展老采空区建筑地基稳定性的研究，对我国矿区环境的治理，矿区土地的利用及重大基础设施的建设和小城镇建设规划都具有十分重要的现实意义。在实验室通过相似模拟手段来研究采空区的地基稳定性是人们探索其内在规律的重要途径。本课题以山西霍州矿物局辛置煤矿地质采矿条件为例，进行了相似材料模拟试验，试验分为两个阶段：第一阶段模拟开采沉陷过程，研究采动岩层移动变形规律；第二阶段在开采沉陷基本稳定之后，在沉陷盆地的不同位置施加大小不同的建筑物荷载，研究其地基的稳定性。试验设计从岩层内部到地表的多层测点进行模拟观测，从而在太原理工大学硕士研究生学位论文模型的全剖面范围内观测位移，由观测到的位移变化规律来分析采空区的建筑地基稳定性。老采空区建筑地基的危害程度及其稳定性评价在国内外都属于一个较新的课题。对于老采空区在建筑物荷载作用下的地基稳定性评价、采空区地基处理范围的界定等方面的研究成果甚少，尚未见系统的研究报道。本论文首次采用相似材料模拟试验来研究老采空区建筑地基的稳定性，这不但对于岩土力学理论的丰富和发展，而且对于指导工程实践，都具有积极的意义。

全文目录

摘要  2-4
英文摘要  4-10
一绪论  10-23
  1 引言  10-11
  2 研究现状及存在的问题  11-15
    (1) 国内外研究现状  11-15
    (2) 存在的问题  15
  3 研究内容和研究方法  15-17
    (1) 研究内容  15-16
    (2) 研究方法  16-17
  4 相似模拟试验理论和方法  17-23
    (1) 相似模拟理论  17-21
    (2) 相似模拟方法  21-22
    (3) 相似模拟试验法的优点  22-23
二试验模型和试验方法  23-37
  1 试验原形条件  23-25
  2 试验模型Ⅰ  25-32
    (1) 试验设计尺寸Ⅰ  25
    (2) 相似常数的选取  25
    (3) 相似材料的选取  25-26
    (4) 相似材料的配比  26-28
    (5) 模型的制作  28-31
    (6) 监测点的布置  31-32
  3 试验模型Ⅱ  32-34
    (1) 模型尺寸与材料配比  32-33
    (2) 监测点的布置  33-34
  4 模型观测与记录  34-37
    (1) 模拟采矿  34
    (2) 位移观测  34-35
    (3) 应变记录  35
    (4) 裂缝统计  35
    (5) 照相  35-37
三采动覆岩移动及地表沉陷规律研究  37-73
  1 采动覆岩移动破坏规律  37-51
    (1) 采动覆岩的垮落过程  37-40
    (2) 采动覆岩位移变化规律  40-44
    (3) 采动覆岩的应力变化规律  44-47
    (4) 采动覆岩的变形发育特征  47-51
  2 采动地表移动变形规律  51-65
    (1) 反映地表移动变形规律的主要参量及其计算方法  51-53
    (2) 地表的动态移动和变形规律  53-59
    (3) 地表的静态移动和变形规律  59-64
    (4) 单个地表点的运动轨迹  64-65
  3 采动造成地面建筑物的破坏分析  65-73
    (1) 建筑物的布置  65-66
    (2) 采动过程中建筑物的变化  66-67
    (3) 建筑物的下沉  67-70
    (4) 建筑物的水平位移  70-72
    (5) 影响建筑物破坏的主要因素  72-73
四岩体采动沉陷的统计损伤分析  73-98
  1 岩层裂隙动态发育规律  73-77
    (1) 离层裂隙的发育  73-77
    (2) 竖向破断裂隙的发育  77
  2 岩层裂隙的分形几何分析  77-92
    (1) 分形几何学概述  77-80
    (2) 分形维数计算方法  80-82
    (3) 采动岩体分形裂隙网络的演化规律  82-86
    (4) 采动岩体裂隙分形相关规律研究  86-92
  3 岩层损伤统计分析  92-98
    (1) 损伤力学的基本概念-损伤变量  92-94
    (2) 损伤变量的计算方法  94-96
    (3) 岩层损伤相关规律研究  96-98
五采空区建筑地基稳定性分析  98-118
  1 老采空区的“活化”研究  98-99
    (1) 老采空区覆岩结构类型  98-99
    (2) 覆岩失稳“活化”机理  99
  2 加载后上覆岩体变形规律  99-104
    (1) 模型Ⅰ  100-103
    (2) 模型Ⅱ  103-104
  3 加载后地表变形规律  104-112
    (1) 模型Ⅰ  104-108
    (2) 模型Ⅱ  108-112
  4 地基稳定性评价  112-118
    (1) 附加荷载作用下采空区建筑地基稳定性评价评价标准  112-116
    (2) 影响地基稳定性的因素  116-118
六结论与建议  118-121
  1 主要结论  118-119
  2 建议  119-121
参考文献  121-126
致谢  126-127
发表论文  127

采空区建筑地基稳定性分析的相似模拟试验研究

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