采空区地表变电站场地稳定性SBAS-InSAR监测研究

常规地基沉降监测方法存在监测时段不连续和覆盖范围有限等问题,短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术作为近年来发展的监测地表形变新技术,能够对研究区域进行全天候、实时、高效、大范围的监测。以平顶山市某下伏采空区变电站为研究对象,基于35景升轨Sentinel-1A数据,通过影像配准、相位干涉、最小费用流解缠、大气分离、特征值分解和地理编码等处理,生成平均形变速率图,最终得到该地区2015年4月至2020年12月的时间序列形变监测结果。结果表明：平顶山市区整体形变速率平缓,变电站拟建场地地表形变速率保持在-3～0 mm/a;部分地区存在明显变形,变电站拟建场地东北方向较远区域出现较大形变,形变速率可达-81～-33 mm/a; SBAS-InSAR技术监测精度可以达到mm级,可有效监测采动影响区域与周围未采动影响区域范围内的拟建变电站的地表沉降情况。在实际运用时,发现SBAS-InSAR获取到的形变序列在空间上更为连续,监测区域更加广泛,可监测时间跨度较长的地表形变。     

煤层条带开采整体安全系数确定方法研究

为评价工程中条带开采方案的煤层整体稳定性,确定开采方案的安全程度,基于强度折减原理,应用FLAC3D数值模拟软件,将工程实际与数值实验相结合,研究煤层条带开采对地表沉陷、围岩变形和破坏的影响,用安全系数对安全程度进行评价。提出条带开采整体失稳的临界状态判断标准为采空区之间及采空区至地表岩体塑性区域连通,并以地表最大沉降和顶板最大位移突然增大作为临界状态判断标准的验证条件,结果表明:应用强度折减原理进行数值模拟确定的条带开采整体安全系数与工程实际相吻合。     

高海拔排土场边坡安全稳定性D-InSAR监测

为了确保高海拔排土场边坡预防滑坡灾害的安全稳定性监测的长期有效性和可靠性,通过对西藏山南桑日县某排土场边坡14景Sentinel-1A数据进行研究,利用D-InSAR双轨法差分干涉技术监测终了排土的排土场边坡2018-11-4—2020-12-23期间的地表形变,采用基线估计状态空间模型进行基线估计、自适应滤波去除图像噪声和最小费用流进行相位解缠,采用考虑温度及降雨影响的形变模型进行解算,结合多分辨率分析方法降低大气噪声的影响,进行影像配准、干涉处理和平地效应消除,生成干涉图与形变图,基于形变监测结果评判该排土场边坡的安全稳定状态。结果表明,2020年6月26日该研究区域坡体累积沉降值为34 mm,达到了黄色预警阈值,采取必要的防治措施后,累计沉降量得到了控制,沉降速率趋缓。实践表明D-InSAR技术应用于高海拔排土场边坡能够实现动态、大面积覆盖、长期可靠的安全稳定性监测。     

基于时序InSAR的覆砂石尾矿坝形变演化研究

为解决目前采用在尾矿坝坝体及滩面覆盖砂石进行防尘治理与闭库,但传统监测手段难以实现坝体整体监测的问题,采用时序InSAR技术对2014年10月至2018年7月的Sentinel-1A影像进行处理,提取了对应时间段内卡房尾矿坝的形变信息,并结合实地调查及尾矿坝建设资料,研究了卡房尾矿坝的时序形变演化规律。结果表明:SBAS InSAR监测到坝体出现第1次异常形变加速运动时间与坝体开始铺设砂石工程的施工时间节点完全吻合,体现SBAS InSAR技术在受人为工程影响的坝体形变监测方面具有极高的敏感性。坝体在施工结束后,坝体形变加剧趋势并未缓解,并且出现2次加速现象,分析认为是由于在坝体铺设约2 m厚的碎砂石极大地增加了坝体荷载,打破了坝体原有的应力平衡状态,且识别出雨季对坝体形变影响显著,表明铺设砂石会使得降雨在坝体中的停滞时间加长,进一步引发非雨季期间坝体形变加剧。研究结果不仅能还原坝体出现异常形变的时间与演化过程,而且还可以对引起异常形变的内在影响因素进行分析与论证,对指导尾矿坝灾害识别、分析与治理具有重要的指导意义。     

露天转地下开采对上覆构筑物安全影响分析

为在最大限度科学回收地下资源的前提下,保证地表构筑物安全,以国内某大型矿山为工程背景,采用空区监测系统(CMS)结合DIMINE/FLAC3D建模技术,构建露天转地下开采对地表构筑物影响分析三维可视化计算模型。通过数值计算与现场调查相结合的方法,对比分析露天转地下开采影响范围内的地表构筑物水平位移、倾斜、曲率、沉降。结果表明:数值计算获得的应力场和位移场结果,与矿山实测结果基本吻合。该矿山开采1 650 m阶段后监测点最大倾斜指标为9 mm/m,接近允许值上限,因此,其最大合理开采深度为1 650 m阶段。     

PS-InSAR监测矿区建筑物及道路动态沉降安全分析*

针对矿山井下开采引发的地表沉降,提出1种结合时序相干系数阈值、振幅离差指数阈值和强度信息阈值的三重阈值法PS点识别方法的PS-InSAR技术。基于哨兵1号A星（Sentinel-1A）的雷达图像,依据三重阈值法识别到淮北市郊一煤矿311工作面采区内重要建筑物和道路的PS点,分别分析开采沉陷阶段的地表沉降活跃期（2018年7月14日—2019年9月7日）和该工作面停采2个月后地表沉陷衰退期（2019年9月7日—2021年1月23日）的动态沉降速率、沉降大小。研究结果表明:三重阈值法能筛选出更有效的PS点,可提高PS点识别与PS-InSAR技术监测精度,说明利用三重阈值法识别PS点的PS-InSAR技术监测矿区建筑物及道路安全具有可行性。     

基于模糊物元的采空区稳定性评价研究

为准确评价地下矿山采空区的稳定性,通过分析采空区稳定性的影响因素,确定采空区的地质、水文、环境及几何参数为采空区稳定性的主要影响因素,建立采空区稳定性评价指标体系。采用综合集成赋权法确定评价指标综合权重,结合模糊物元理论,构建采空区稳定性模糊物元评价模型,用关联度表示评价结果。某地下金属矿山采空区稳定性综合评价结果表明,该方法可用于地下采空区的稳定性分析。     

高海拔排土场边坡安全稳定性SBAS-InSAR监测

为解决高海拔排土场边坡安全稳定性监测中常规监测仪器布置和人员值守的高投入、高风险问题,分析西藏山南桑日县某排土场边坡25景Sentinel-1A数据,利用短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术监测终了排土场边坡从2018年11月4日-2020年12月23日期间的地表形变,采用基线估计状态空间模型、自适...     

急倾斜煤层采空区地表移动盆地对油气管道安全影响分析

分析了急倾斜煤层开采地表移动盆地形成的原因及其破坏规律.将急倾斜煤层实际开采空间转换为滑移空间后,根据管道走向与地表移动盆地走向的关系求得了急倾斜煤层开采地表移动盆地对管道的影响范围,并使用相关公式计算了急倾斜煤层开采地表移动盆地的最大沉降量.同时,参照有关石油行业标准,对一定长度范围内的管道的最大允许沉降量进行了计算,并给出了算例.通过对急倾斜煤层开采地表移动盆地的最大沉降量与地表移动盆地影响宽度内的管道的最大沉降量进行对比,初步判断了管道的安全性.     

采空区埋地油气管道变形数值模拟分析

评价和预测穿过采空区的油气管道变形是油气储运工程制定管道安全预防对策的主要依据之一。结合工程实例,将现场变形监测与基于FLAC 3D的数值模拟结果相比较,采用针对采空区和管道变形特点的三维数值模型、适合采空区岩土和管道性质的本构模型计算单元和计算参数。结果表明,模拟结果与实际监测数据较吻合,管道沉降最大误差小于3.98%,管道上方地表下沉最大值误差小于7.52%。     

基于模糊统计法的采空区稳定性评价

针对采空区稳定性评价指标权重计算的主观随意性和指标分级标准的模糊不确定性问题，采用文献调研法收集近10年60余篇采空区稳定性评价的研究成果，统计分析采空区稳定性评价指标的频次，建立基于指标统计频次的采空区稳定性评价指标体系；根据采空区稳定性评价指标相对频次的分布信息特征，采用1—9位标度法描述18个相对频次等长分布区间的相对关系，提出基于指标相对频次的权重计算方法，减少主观随意性对指标权重计算的影响；通过对各评价指标各等级划分边界信息的统计法分析，建立采空区稳定性评价指标各等级的隶属度函数，并采用30个采空区样本数据验证隶属度函数的可靠性，进而构建基于指标相对频次权重算法和评价指标各等级隶属度函数的采空区稳定性评价模型，并将其应用于肖家河磷矿采空区稳定性评价分析中。结果表明：该磷矿的某采空区稳定性等级为Ⅰ等级，评价结果与实际情况相符，验证了该采空区稳定性评价模型的有效性。     

基于UAHP的采空区稳定性模糊综合评判

为准确评判矿山采空区稳定性等级,通过分析采空区稳定性各影响因素,确定地质、水文、采空区几何参数、环境等4个2级指标为影响其稳定性的主要因素。运用层次分析法(AHP)并结合模糊数学理论,建立采空区稳定性2级模糊综合评判模型。用区间数表示评判结果,分析处理评判矩阵得到专家评判的相似度和差异度,进而获取专家评判的可信度,建立基于不确定型层次分析法(UAHP)的采空区稳定性模糊评判方法。实例计算结果表明:在Ⅰ级评判指标中,地质构造、周围开采影响、地下水活动程度、跨度对采空区稳定性影响较大;用该采空区的稳定性等级为Ⅱ级。用该方法能得出各影响因素的综合权重,准确评判采空区稳定性等级。     

新管幕法下穿铁路既有线施工地表沉降监测

为避免新管幕法下穿铁路既有线施工所导致的轨面不平、列车晃车等铁路运营事故,以太原市迎泽大街下穿火车站通道工程为施工背景,考虑火车站内强电磁干扰环境对传统电磁、电容式传感器的影响,选用合适的光纤光栅传感器对地表沉降进行监测,设计了监测方案并搭建了监测系统,获得了施工引起的地表沉降数据,并用数值模拟方法研究了土体沉降,获得了地表横向距离沉降规律,对比论证了该监测技术的正确性和有效性。监测和计算结果表明,新管幕法施工引起的地表沉降呈漏斗状,中间大两头小,监测断面的最大沉降值为21.2 mm,在施工安全范围内。     

基于改进物元可拓模型的采空区稳定性评价

为实现对采空区稳定性的准确评价,选取岩石抗压强度、采场埋深、暴露时间等13项影响因子,建立采空区稳定性评价指标体系。应用物元分析理论,通过物元构造、关联函数求解等步骤建立采空区稳定性评价的物元可拓模型。通过隶属函数对模型的物元量值规格化处理,运用改进层次分析法确定评价指标权重,从而得到改进的物元可拓评价模型。以山东某金矿6个采空区为例,运用改进物元可拓模型对其稳定性进行评价,并与模糊评价结果比较。采用空区探测系统对两种模型下评价结果相异的空区进行现场实测,结合数值方法分析其力学响应特征。结果表明,改进物元可拓模型的评价结果较模糊模型与实际情况更为吻合,准确度更高,将其应用于采空区稳定性评价是合理可行的。     

结合遥感影像的矿山开采沉陷专题信息三维表达

煤矿井下开采引发地表沉陷是一种严重影响生命财产和生产安全的工程形变灾害 ,其形变信息有效表达和精准制图可大大减少矿区变形控制的成本,为矿山安全生产、 保护煤柱留设、塌陷地治理、压煤村庄搬迁、破坏等级判定与损害补偿评估等方面提供 更可靠的技术保障。基于矿山地图、实时卫星遥感影像与开采沉陷变形预计结果等数据 ,采用GIS空间分析和三维可视化技术,对淮北朔里矿区地表移动与变形的下沉（W）、 水平移动（U）、水平变形（ε）、倾斜（i）和曲率（K）等形变类型进行了三维的专 题信息与应用表达,其专题信息能更加直观有效地表达与准确清晰描述开采沉陷的地理 位置、影响范围、受损害地物类型、形变方向与变形量大小等。     

模糊综合评价对采空区自然发火的评价及应用

采空区自然发火的影响因素很多,各因素之间的相对重要性不同.同时随着工作面的推进,采空区是一个动态、复杂的变化过程.本文通过对采空区发火的相关因素分析,建立采空区自然发火的安全指标体系,然后利用模糊数学理论,对采空区自然发火危险性进行综合评价,掌握采空区发火的可能性和相对安全状态,为制定及时有效的采空区自然发火的防治措施提供理论参考.最后用模糊综合评价法对以唐口煤矿1302工作面采空区进行评判,所得结论与实际情况一致,证实了模糊综合评价对采空区自然发火评价是可行的.     

模糊综合评价对采空区自然发火的评价及应用

采空区自然发火的影响因素很多,各因素之间的相对重要性不同。同时随着工作面的推进,采空区是一个动态、复杂的变化过程。本文通过对采空区发火的相关因素分析,建立采空区自然发火的安全指标体系,然后利用模糊数学理论,对采空区自然发火危险性进行综合评价,掌握采空区发火的可能性和相对安全状态,为制定及时有效的采空区自然发火的防治措施提供理论参考。最后用模糊综合评价法对以唐口煤矿1302工作面采空区进行评判,所得结论与实际情况一致,证实了模糊综合评价对采空区自然发火评价是可行的。     

煤层开采诱发地表裂缝成因数值模拟

为了通过分析地表裂缝的成因来研究采空区上覆火成岩非连续性破坏,根据现场数据和概率积分法确定了研究的岩土体范围,使用FLAC3D进行建模。布置6条监测线进行地表沉降监测,并与模拟得到的地表裂缝出现位置的变形数据进行对比,模拟得到了岩体塑性区的分布。结果表明,造成地表裂缝的主要原因是采空区上覆岩层中存在产状不均匀的火成岩,且位于松散层下方。采空区影响向上发展至火成岩底部造成火成岩边缘区域局部悬空。当采空区面积足够大时,火成岩上部拉应力超过其抗拉强度,进而发生断裂,松散层陷落导致地表裂缝。     

浅埋隧道爆破施工对地表建筑物安 全的 试验和数值分析

以沪昆高铁黄鹤堡隧道工程为研究对象,针对地表建筑物受大跨度浅埋隧道爆破开挖震动影响的情况,采用预裂爆破技术保护地表建筑 物的安全。结合爆破震动监测,并利用FLAC3D进行隧道爆破开挖数值模拟,对隧道地表沉降及建筑物所处位置的质点振动速度进行分析,通过 与现场实测数据进行对比发现:采用预裂爆破技术能够显著降低隧道地表质点最大振速,有效保护地表建筑物安全;隧道围岩等级越高,隧道 地表沉降值越小,地表建筑物越安全;数值模拟监测点质点振动速度与现场实测的质点振动速度变化规律基本一致,振动时间少于1s,水平方 向最大振速约为1.5 cm/s,垂直方向最大振速为1.6~1.7 cm/s,最大振速也比较接近。     

砂卵石深基坑支护嵌入比安全优化研究

为指导砂卵石地层深基坑支护结构的经济化设计和安全施工,以洛阳地铁为例,基于多个安全评价指标,提出深基坑支护结构嵌入深度(嵌入比)的优化方法.考虑到砂卵石地层的特殊性质,深基坑建设需满足一定的变形和安全系数要求,因此分析地表沉降、支护结构稳定性、地层抗隆起安全性和防地下水管涌安全性,并基于限定位移和安全系数对支护嵌入比的...