老采空區(qū)地表殘余變形預(yù)測(cè)理論及應(yīng)用研究.pdf

1、在老采空區(qū)地表興建建筑物時(shí)，地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)為關(guān)鍵問(wèn)題，殘余變形又是影響采空區(qū)穩(wěn)定性的主要因素。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)程認(rèn)為采動(dòng)過(guò)程地表移動(dòng)延續(xù)時(shí)間T=2.5H0(d)，一般為3～5年。觀測(cè)資料表明，在這之后采空區(qū)并沒(méi)有完全穩(wěn)定，地表有進(jìn)一步產(chǎn)生移動(dòng)變形的可能。在老采空區(qū)地表興建建筑物時(shí)，由于附加荷載和擾動(dòng)的共同影響，采空區(qū)原有的力學(xué)平衡狀態(tài)被打破，地表將會(huì)產(chǎn)生殘余變形。在外力的作用下，甚至?xí)a(chǎn)生突發(fā)性的沉降。由于規(guī)程中沒(méi)有涉及殘余變形的概念，因此，

2、對(duì)殘余移動(dòng)變形的研究具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　通過(guò)老采空區(qū)覆巖移動(dòng)變化規(guī)律的分析，探究殘余移動(dòng)變形發(fā)生機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了垮落巖體壓實(shí)特性自老采空區(qū)邊界至中央具有明顯的分區(qū)性。地表殘余移動(dòng)變形是地表新建建筑物、地震、地下水位下降等因素影響與巖石流變共同作用下，空洞、未充分壓實(shí)區(qū)、較充分壓實(shí)區(qū)均被充分充填和壓實(shí)的覆巖結(jié)構(gòu)演變過(guò)程。邊界區(qū)域由于覆巖的懸臂梁作用，空洞較大，活化潛能大，靜態(tài)殘余移動(dòng)變形最大值一般位于開采邊界區(qū)域。將老采

3、空區(qū)分為中部和邊界部分，分別等效為不同的等價(jià)采厚，應(yīng)用概率積分原理構(gòu)造出老采空殘余移動(dòng)變形預(yù)測(cè)模型，推導(dǎo)出殘余移動(dòng)變形預(yù)計(jì)公式，包括殘余下沉、殘余水平移動(dòng)、殘余傾斜變形、殘余水平變形和殘余曲率變形的預(yù)測(cè)公式。為實(shí)現(xiàn)殘余下沉的動(dòng)態(tài)分析，根據(jù)老采空區(qū)巖石的蠕變特性，應(yīng)用開爾文模型，構(gòu)造了殘余下沉的時(shí)間過(guò)程函數(shù)。
　　根據(jù)建立的殘余變形預(yù)測(cè)模型，應(yīng)用MATLAB編寫殘余變形預(yù)測(cè)程序。通過(guò)實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬兩種方式對(duì)殘余移動(dòng)變形預(yù)測(cè)公