建筑物塌陷损坏评价的物元模型及其应用

矿产采掘和地下水资源开采造成的地表塌陷是一类较为严重的地质灾害,地表的塌陷必然会对依附于地球表层的建筑物造成不同程度的损害,建筑物损害的量化评价是地表塌陷损害工程评估的一项重要内容。本文应用可拓学的理论和方法,基于可拓学中的可拓集合变换和相关函数分析法,给出了受塌陷影响建筑物损害评价的经典域物元和节域物元,并建立了建筑物损害量化评价的物元模型。通过具体的计算示例说明了该方法的应用步骤,并对该方法的合理性进行了验证,为建筑物塌陷损坏评价提供一种新的方法。     

采动区建筑物抗震、抗变形双重保护作用机理分析

采动区建筑物保护是一个涉及采矿工程、结构工程、防灾减灾工程等多学科的综合性、交叉性问题,采动区建筑物的变形损坏是由于采空区上的土层变形与建筑的基础变形不协调,从而产生附加应力而引起的建筑物倾斜、出现裂缝等一系列问题。由于受到采动区地质条件的物理力学的性质以及煤炭的开采方法、开采面积等开采因素的影响,加之建筑物的结构型式、结构的强度刚度、基础的稳定性、地基的承载能力以及建筑物在采动区的位置等因素的存在,很难按照经典的数学模型和力学计算理论进行统一度量并加以分析研究。本文采用AN SY S有限元结构分析软件,对采动区地震和开采沉陷变形对建筑物的耦合作用机理进行分析,将采动区建筑物抗震设计和开采沉陷的抗变形设计结合起来进行分析研究,提出了采动区建筑物抗震抗变形双重保护的具体措施,发展和补充了采动区建筑结构抗震抗变形控制理论,不仅能够合理地解决地上建筑物保护与地下开采的矛盾,同时也为采动区已有建筑的加固防护、减少采动区建筑物的损害破坏以及新建建筑的结构设计提供理论依据和技术支持。     

上保护层开采瓦斯综合治理的试验研究

借助于一般的保护层开采理论,对上保护层开采合理参数和保护范围进行了综合分析研究,结合潘东公司具体情况设计了试验方案,现场试验结果表明了该方案的合理性,同时也表明上保护层开采对下临近突出煤层的突出危险消除效果明显,上保护层开采带来的经济和社会效益十分显著。试验结果对类似开采条件的矿井防治煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理具有一定指导意义。     

地表移动动态实时模拟及可视化

将地表动态沉陷变形过程划分为两个阶段,提出了经验比例系数,以此为基础对地表移动动态基本微分方程式进行修正,解决了原有时间函数模拟曲线与实际情况不符的问题。通过观测站实测数据和改进的时间函数,采用visual C++面向对象可视化编程进行前台处理,采用Access数据库管理系统进行后台管理,利用MFC ODBC类实现前台和后台之间的通讯,建立了基于客户机/服务器模式下的地表移动动态实时观测系统。计算结果表明,该方法能反映地表移动的动态特征,对指导开采设计和选择地面建筑物保护措施具有较大的实用价值。     

煤矿区采煤沉陷灾害分析与对策研究

煤矿区采煤沉陷问题,目前已引起世界各产煤国的普遍重视。我国因农村人口稠密,所以采煤沉陷的危害更为严重。本文全面系统地分析了采煤沉陷在地表可能造成的各种危害,并以减轻危害程度为目标,提出了开采前和开采过程中的预防措施,以及采后地面沉陷的治理措施。     

基于GIS的矿山塌陷损害评价系统及可视化方法

在各种工程塌陷问题中,矿山开采引起的地表塌陷是最为严重的一类,矿山塌陷是工程防灾减灾的重要内容。本文围绕“基于GIS的矿山塌陷损害评价系统”的构筑问题,对矿山开采塌陷的三维计算方法和塌陷数据的组织及可视化方式进行了探讨,给出了丘陵和低平山地条件下地表塌陷的三维可视化预计方法,实现了DEM和地表塌陷盆地的可视化表达,并对三维地形图与三维塌陷图的可视化叠置进行了探索。     

煤层群多重开采上保护层防突研究

针对目前煤层群开采所面临的瓦斯灾害问题,基于一般的保护层开采理论,对煤层群中多重保护层开采进行分析研究,并对同组煤层的多重上保护层开采进行现场试验,通过多参数的考察,对保护效果、保护范围和合理参数进行了综合分析,确定所进行的煤层群开采消除突出危险效果显著,完善了保护层开采的基本理论。研究成果对于对类似开采条件的矿井防治煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理具有一定参考价值。     

基于连续⁃非连续方法的正断层下盘开采断层滑移演化研究∗

在自主开发的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法的基础上,为了模拟时间较长的煤炭开采过程,提出了准静力计算模式;针对煤层离散单元形成的聚集体仍能承受超过自身承载能力的问题,发展了应力跌落方法;以济三煤矿6303工作面的地质条件为背景建立了更准确的力学模型,其中,在断层上盘下端面施加了适当的垂直向上的均布载荷,以克服前人力学模型中由于模型下端面位移被限制断层难以在此位置错动而造成的应力集中问题;通过剔除开采前的断层滑移量,提出了纯粹由采动引起的断层上盘滑移量的计算方法。结果表明:当工作面与断层的距离减少时,煤层下方测点的滑移量呈缓慢增加-缓慢减少-急剧增加的趋势,煤层上方测点的滑移量呈缓慢增加-迅速增加的趋势;同一岩层中测点的滑移量相差不大;高位岩层将先于低位岩层发生明显滑移,断层滑移基本是由上至下发展的,且高位岩层的滑移程度比低位岩层的大;当工作面与断层距离相同时,若开采间隔较小,则煤层上方测点的滑移量较小;当工作面与断层距离小于等于100 m时,采空区上方附近岩层发生明显滑移,应该加强支护。     

深圳市高层建筑地震安全指数判定系统

以深圳市高层建筑为研究实例,介绍了香港大学的城市灾害损失评估及应急反应管理系统,并采用此系统内置的建筑易损性分析模块,结合泛珠三角地区灾害危险性概率模式,场地特征及高层建筑实地调查分析结果,从建筑安全性角度对深圳市的标志性建筑进行危险性分析,进而对深圳市应对突发性灾难事件的管理建设提出建议。作为应用实例,模拟一定概率条件下的灾难事件发生时的建筑物损坏情况,归纳出高层建筑的损坏模式,总结深圳市高层建筑的安全性隐患,提出目前防灾减灾急需实施的相应步骤:建议在一元化的城市灾害预警和应急指挥体系下,整合各个灾种防灾减灾管理部门的资源,以科学分析软件为灾情模拟和决策预案制定的工具,使危机处理的理念由领导决策型转向科学分析型,加强城市应对面对突发事件的能力,保障经济与社会的持续稳定发展。     

台风灾害下架空输电线路跳线接续管加固方法研究

为解决传统下架空输电线路跳线运行稳定性差的问题,结合台风灾害天气对电线路跳线接续管加固方法进行优化,首先对架空输电线路跳线接续管接口进行定位,规范定位区域和范围,根据计算结果对输电线路接续管加固等级进行甄别和判断,实现对架空输电线路跳线接续管加固方法的优化。最后通过实验证实,台风灾害下架空输电线路跳线接续管加固方法具有较高的安全性和稳定性,充分满足研究要求。     

隧道穿越距离变化对地表框架结构变形的影响

为了研究隧道施工对邻近建筑物基础的沉降量、沉降差、扭转及倾斜等变形特征随隧道距离的变化规律,结合广州地铁隧道下穿一个框架结构建筑物,利用FLAC3D软件建立隧道-土-建筑结构的三维有限差分计算模型,考虑了建筑物的中间纵向框架与隧道轴线平行、距离从0m增加到20m共11种工况。根据计算结果,建筑物的最大扭曲变形量和最大沉降量随着距离的增大,都由最大值逐渐减小趋于零,其中最大扭曲变形量减小很快,当水平距离超出隧道轴线埋深时,扭曲变形量可以忽略不计;而建筑物倾斜、相邻基础的沉降差先由零逐渐增加,在沉降槽边缘内侧达到最大值,随后逐渐减小,最后逐渐趋于零。研究结果表明,对于受隧道施工影响的地表框架结构建筑物,在隧道上方位置时应重点监控其沉降量和扭转变形量,而在沉降槽边缘内侧时应注意监控其沉降差和倾斜量。     

鹤岗煤矿开采诱发地震研究

对鹤岗煤矿开采诱发地震的生成环境、活动与破坏特征及震源机制进行了分析，提出鹤岗矿震的孕育和发生受到人为采掘因素和区内构造应力场的双重作用。在特定的构造物理条件和地球动力学环境下，深部采矿使井下断裂构造从稳定状态逐渐活动或蠕动，致使局部活化。矿震具有震源浅、对地表破坏强的特点。震源机制表现出断层的运动方式有走滑断层，也有正断层和逆断层。     

采空区对地表稳定性的影响

为了考虑采矿空区对地表拟建建筑物的影响,采用先进的ANSYS大型有限元计算程序,计算了某采矿空区对地表稳定性的影响.所得结果不仅可以为拟建结构提供必要的地表变形参数,而且为认识采矿空区地表变形机理提供了技术思路.     

用开放的复杂巨系统理论研究煤瓦斯突出规律

煤和瓦斯突出是煤炭开采中的主要灾害之一.随着我国煤矿开采由浅部向深部转移,这一问题变得日益突出.系统分析表明,煤和瓦斯赋存和运移过程是一个典型的开放的复杂巨系统.对于这种系统的研究,目前行之有效的方法是采用从定性到定量的综合集成方法,将专家群体(包括地质专家、采矿专家、地球物理探测专家、计算机专家、岩石力学专家等)、统计数据和信息资料、计算机技术三者有机结合起来,构成一个高度智能化的以人为主、人机结合的交互系统.通过集成各种知识,获得对问题的正确的认识和理解,才能在工程实践中发挥具体的指导作用.     

地下水开采引起的地表变形调查方法

过量的地下水开采可以诱发地面沉陷、建筑物开裂破坏等城市地质灾害和工程地质环境问题。通过对某工厂地表变形特征和分布规律的调查分析，论证了地下水开采与地表变形的关系，指出其某个水井抽水是引起厂区及附近地表变形的主要诱因，且水井距离地下水径流带越近，地表变形就越严重。实践证明，通过水文地质与工程地质调查和抽水试验，可以推断抽水与地面沉陷的水力联系，利用天然电场选频法、联合剖面法、高密度电法和探地雷达等物探方法能够从空间上判断地表及建筑物变形的动力源；动、静态应变的实时观测和分析可以从时间上证实抽水与地面变形的因果关系。     

煤矿突发事件应急救援的群决策方法

提出了基于直觉模糊集的煤矿突发事件应急救援TOPSIS群决策模型。其中决策者权重采用偏好值与群体平均偏好值的相似度计算,属性指标权重采用直觉模糊熵权法确定。通过直觉模糊加权集成运算将各决策矩阵进行合成得到综合决策矩阵,利用改进后的直觉模糊距离公式计算出全部备选救援方案到正负理想解的距离,根据TOPSIS运算结果可以确定最佳事故救援决策方案。最后通过黑龙江省鸡西某矿的实例分析,验证了该模型的有效性及合理性。     

城市地铁盾构施工地层变形三维数值模拟分析

富水砂层条件下,盾构施工问题多、风险大、施工变形难控制。以南昌地铁某区间盾构隧道工程为研究背景,采用有限差分软件FLAC3D建立了三维盾构施工力学模型,对富水砂层条件下的盾构施工过程进行动态数值模拟,并结合现场实测数据分析了盾构施工引起的地表沉降规律。结果表明:盾构施工引起的横向地表沉降呈"V"形,最大地表沉降发生在隧道中心正上方,最终形成的沉降槽宽度约为6倍隧道外径;盾构施工引起的纵向地表沉降呈"S"形,盾构开挖面前方表现为隆起,开挖面后表现为沉降,在开挖面后一定距离逐渐趋于稳定;开挖面支护力对稳定开挖面土体及减小地表沉降有较大影响;盾构进洞与出洞施工中存在较大风险,应采取相应的工程措施以保证盾构施工安全进行。所得结论可供南昌地铁区间盾构隧道设计与施工参考。     

厚冲积地层盾构掘进参数设定及地表变形规律研究

盾构掘进参数与地质条件密切相关,在厚冲积黄-黏土层中掘进参数计算及地表变形规律具有显著的地异性特征。通过统计分析济南轨道交通R1线直径6.68m盾构隧道现场实测数据,明确了盾构掘进参数设定范围和修正计算公式,探究了掘进参数间相关性及其对地表变形的影响规律。研究结果表明:盾构总推力、刀盘扭矩、土仓压力的理论计算修正系数分别为0.677~0.753、0.882~1.260、0.985~1.641;同步注浆量、出土量与掘进速度呈较强线性相关;盾构掘进参数对地表变形规律影响显著,最大地表沉降量及地层损失率随土仓压力的减小而增大,随掘进速度增大呈二次函数递减,随同步注浆率增大呈线性递减。     

电站锅炉磨煤机出力不足原因分析及解决办法

针对某330MW发电机组磨煤机存在石子煤量大、出力不足的问题,应用冷态试验和分析对比的方法,找到了磨煤机存在问题的原因,提出了磨煤机风环和磨辊进行技术改造方案。结果表明:改造后磨煤机石子煤量大幅度减少,出力提高至磨煤机设计出力,取得了良好效果。     

基于射流理论的瓦斯压力与突出参数关系研究

随着深部开采,煤与瓦斯突出作为我国煤矿最严重的自然灾害,其发生频度和强度越来越大。瓦斯压力是煤与瓦斯突出的关键动力源之一,针对其作用机制还不太清楚的实际情况,基于现场观察到的突出射流特征,引入射流理论,建立了煤与瓦斯突出的射流力学模型,推导了瓦斯压力与突出速度和突出流量间的关系表达式,分析了煤体密度对突出的影响。利用自主研制的可实时改变轴压的围压和孔隙压的主动突出式煤与瓦斯突出模拟仪,试验模拟了不同煤层开采深度下,当轴压和围压一定时,随着瓦斯压力的增加,最终发生煤与瓦斯突出的过程,得到了瓦斯压力与煤层深度和突出强度间的关系。研究结果表明:瓦斯压力与含瓦斯煤体突出速度及流量间均呈幂指数增长规律,与煤层开采深度具有线性关系,与突出强度间具有幂指数关系。瓦斯压力随深度增大的幅度为0.01 MPa/m,与前人研究结果一致。所得结论可供对煤与瓦斯突出机理的认识预测和防治参考。