老采空區(qū)埋深對(duì)其上方建筑地基穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、山西是我國(guó)以煤炭為中心的能源基地。煤炭的發(fā)展繁榮了山西的經(jīng)濟(jì)，已成為山西的支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著煤炭資源的超常規(guī)、無(wú)序、粗放式開采，在許多老能源基地形成了大面積、大規(guī)模的采空區(qū)。這些已成為我國(guó)高速公路、現(xiàn)代化鐵路、機(jī)場(chǎng)、引黃水利工程、西氣東輸?shù)戎卮蠡A(chǔ)工程建設(shè)以及小城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃的制約因素。因此，開展對(duì)老采空區(qū)建筑地基穩(wěn)定性及其變形破壞規(guī)律的研究，對(duì)我國(guó)中西部地區(qū)礦區(qū)環(huán)境的治理、礦區(qū)土地的利用、以及重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和小城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃都具有十分重

2、要的現(xiàn)實(shí)意義。 本課題以山西省霍州礦物局辛置煤礦地質(zhì)采礦條件為原始物理模型，采用東北大學(xué)巖石破裂研究中心研制的巖石破裂過(guò)程分析軟件(RFPA2D)進(jìn)行了數(shù)值模擬試驗(yàn)。在四種不同開采深度(201m、150m、100m、63m)和上覆松散層厚度(22m)一定的條件下，試驗(yàn)分為兩個(gè)階段：第一階段模擬開采沉陷過(guò)程，分四組進(jìn)行。各模型的采長(zhǎng)和采厚分別為300m、4m，模型長(zhǎng)度分別為740m、640m、540m、460m，模型的高度分別為2

3、15m、164m、114m、77m，此階段主要分析了不同開采深度對(duì)采空區(qū)“三帶”下沉量及地表移動(dòng)變形量的影響，探討了不同開采深度下采動(dòng)上覆巖層移動(dòng)與變形規(guī)律；第二階段模擬開采結(jié)束基本穩(wěn)定后在采空區(qū)上方地表三個(gè)不同位置施加大小不同的建筑物荷載時(shí)，覆巖和地表的變化過(guò)程，分四組進(jìn)行。每組不同的荷載大小(0.036MPa、0.072MPa、0.108MPa、0.180MPa)和荷載作用位置(內(nèi)邊緣區(qū)、中間區(qū)、外邊緣區(qū))分別單獨(dú)進(jìn)行模擬，從而消除

4、相互之間的影響，減小模擬結(jié)果的誤差，共12次。此階段系統(tǒng)地分析了建筑物荷載大小、荷載作用位置及不同開采深度對(duì)老采空區(qū)建筑地基穩(wěn)定性的影響，探討了老采空區(qū)建筑地基穩(wěn)定及其變形破壞的一般規(guī)律。最后結(jié)合建筑地基規(guī)范和“三下”采煤規(guī)范提出采空區(qū)建筑地基穩(wěn)定性規(guī)律。 采空區(qū)建筑地基在建筑物荷載作用下上覆巖層移動(dòng)與變形規(guī)律的研究及其穩(wěn)定性評(píng)價(jià)在國(guó)內(nèi)外都屬于一個(gè)較新的課題，尚沒有形成完善的理論體系。本文進(jìn)行的研究工作，對(duì)老采空區(qū)建筑地基處理工