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三山岛海底金矿开采沉陷及对陆基建筑物的影响研究

作　者: 岳严良
导　师: 赵国彦
学　校: 中南大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 海底金矿开采沉陷岩层移动位移监测数值模拟建筑损坏
分类号: TD325
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 57次
引　用: 2次
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内容摘要

金属矿山开采沉陷是矿山开采产生的工程灾害之一,它不但给环境产生了一系列的恶劣影响,同时也给矿区及周边建筑造成了损害,影响了建筑的安全使用,因此对金属矿山开采损害的研究具有重要意义。本文以三山岛海底金矿开采损害为工程背景,陈述了海底采矿的工程概况以及开采沉陷的研究难点,在此基础上研究了海底硬岩矿床的岩层内部移动监测方法,包括监测线及监测点的设置,并成功应用了多点位移计对矿区进行了岩层移动监测；在现场岩层移动监测的同时,也对矿区开采沉陷与建筑损坏进行了理论分析,包括海底开采岩层移动与地表沉陷的形式、岩层移动与地表沉陷的影响因素概括,并对开采沉陷连续介质模型中的板理论和非连续介质模型中概率积分法进行了公式推导,评价了这两种方法的优劣和适用范围。在此基础上选用了有限元数值计算的方法,以现场岩层移动监测数据为实际指导,对三山岛金矿海底开采沉陷进行了3D有限元数值分析,得出了开采沉陷的基本规律。最后对陆基建筑物的影响程度进行了分析评价,并提出了控制措施。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-18
  1.1 前言  8-9
  1.2 海底硬岩金属矿床开采沉陷与建筑损坏的研究现状  9-15
    1.2.1 国内外海底硬岩金属矿床的开采现状  9-12
    1.2.2 金属矿山开采沉陷的研究历史与现状  12-14
    1.2.3 地表建筑损坏与控制的研究现状  14-15
  1.3 课题的研究意义、思路及技术路线  15-18
    1.3.1 课题的研究意义  15-16
    1.3.2 课题的研究内容  16
    1.3.3 课题研究的技术路线  16-18
第二章海底金属矿山开采沉陷与建筑损坏的机理分析  18-33
  2.1 海底金属矿山开采岩层移动的成因分析  18-21
    2.1.1 海底金属矿山开采岩层移动的产生及基本运动形式  18-19
    2.1.2 海底金属矿山开采导水断裂带的形成及隔离层厚度的计算  19-21
  2.2 海底金属矿山开采沉陷的影响因素分析  21-25
    2.2.1 开采沉陷的影响因素总结  21-23
    2.2.2 自然地质因素对海底开采沉陷的影响分析  23-24
    2.2.3 采矿技术因素对海底开采沉陷的影响分析  24-25
  2.3 海底金属矿山开采沉陷的计算方法推导与评价  25-31
    2.3.1 开采沉陷连续介质模型中板理论沉陷计算的推导及评价  25-27
    2.3.2 开采沉陷非连续介质模型中概率积分法的推导及评价  27-31
  2.4 海底金属矿山开采沉陷对陆基建筑的损害分析  31-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章三山岛海底金矿开采概况及现场岩层移动监测  33-59
  3.1 三山岛海底金矿开采概况  33-36
    3.1.1 矿区地理环境  33
    3.1.2 矿床地质概况  33-35
    3.1.3 采矿概况  35-36
  3.2 三山岛海底金矿开采内部岩层移动监测  36-58
    3.2.1 岩层移动的监测仪器及运行原理  36-39
    3.2.2 岩层移动的监测线布置  39-41
    3.2.3 岩层移动的监测结果与数据分析  41-58
  3.3 本章小结  58-59
第四章三山岛海底金矿开采沉陷的数值计算方法研究  59-73
  4.1 开采沉陷计算的数值方法研究  59-63
    4.1.1 有限元单元法计算基本原理  59-62
    4.1.2 有限单元法计算软件—ANSYS简介  62-63
  4.2 实体模型的建立  63-66
    4.2.1 岩体力学参数  63-65
    4.2.2 地应力参数  65
    4.2.3 计算模型的建立  65-66
  4.3 数值模拟的计算结果  66-70
  4.4 矿床(地表)沉陷参数确定与移动曲线拟合  70-72
  4.5 本章小结  72-73
第五章三山岛海底金矿开采对陆基建筑物损害程度评价  73-79
  5.1 矿区周边建筑情况  73-74
    5.1.1 主要建筑物的分布情况  73-74
    5.1.2 主要建筑物的结构状况  74
  5.2 开采沉陷导致的房屋损害程度分级  74-78
    5.2.1 房屋损害程度分级的一些方法  74-78
    5.2.2 房屋损害程度分级方法的选择  78
  5.3 评价结论及控制措施研究  78-79
第六章结论与建议  79-81
  6.1 论文取得的主要结论  79-80
  6.2 提出的几个建议  80-81
参考文献  81-85
致谢  85-86
攻读硕士学位期间主要研究成果  86

三山岛海底金矿开采沉陷及对陆基建筑物的影响研究

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