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1、分類號(hào)密級(jí)UDC編號(hào)10486武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文采空?qǐng)龈矌r變形特性研究研究生姓名：李向陽(yáng)指導(dǎo)教師姓名、職稱：周創(chuàng)兵教授學(xué)科、專業(yè)名稱：巖土工程研究方向：巖土體穩(wěn)定二○○四年十月3TheBehaviorStudyofOverburdendeformationinAbandonedStopeByLiXiangyang3鄭重聲明本人的學(xué)位論文是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立撰寫并完成的，學(xué)位論文沒(méi)有剽竊、抄襲、造假等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和侵權(quán)行為，本人愿意承擔(dān)由此產(chǎn)生的法律后果和法律責(zé)任，特此鄭重聲明學(xué)位論文作者（簽名）：年月日3武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著人們對(duì)礦產(chǎn)資源的需求越來(lái)
2、越大，采空區(qū)規(guī)模及開采深度也不斷加大，由此引起的覆巖及地表變形問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重,由此嚴(yán)重影響著人們的生產(chǎn)生活，并帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此對(duì)地下開挖引起的覆巖變形破壞過(guò)程與機(jī)理、地表變形規(guī)律等問(wèn)題進(jìn)行研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。覆巖變形與地表沉降具有非均勻、非連續(xù)與大位移的特點(diǎn)，是一個(gè)高度復(fù)雜的非線性問(wèn)題。前人在這方面已經(jīng)做了大量的工作，分別采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)及計(jì)算機(jī)模擬等手段，對(duì)覆巖與地表變形的預(yù)測(cè)、裂隙和離層的分布以及由此帶來(lái)的采動(dòng)損害的防護(hù)與控制等問(wèn)題進(jìn)行了廣泛的研究，得出了許多有益的經(jīng)驗(yàn)與結(jié)論。本論文結(jié)合橫向課題“湖北荊襄化工集團(tuán)大峪口礦段木架山采空
3、場(chǎng)處理研究”，對(duì)覆巖變形進(jìn)行了一系列研究。主要內(nèi)容及其結(jié)論如下：1)對(duì)覆巖變形及地表沉降引發(fā)的災(zāi)害問(wèn)題進(jìn)行了全面而系統(tǒng)的調(diào)研分析，綜述了目前主要的覆巖變形與地表沉降的分析手段與研究進(jìn)展，特別回顧了相似模擬的研究現(xiàn)狀及其優(yōu)缺點(diǎn)，為論文的研究提供了基礎(chǔ)。確定了采用有限元數(shù)值模擬與相似材料模擬作為研究木架山采空區(qū)覆巖變形特性研究手段的方案。2)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件勘查，開展了室內(nèi)單軸壓縮、劈裂與三軸剪切巖石力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)與前人研究成果，提出了數(shù)值模擬與相似模擬研究所需要的巖體力學(xué)參數(shù)。3)采用有限元ANSYS軟件分析了覆巖與地表的移動(dòng)、變形與破壞的規(guī)律與頂板的極
4、限跨度，嘗試了離層得模擬。研究發(fā)現(xiàn)，隨著礦柱的崩落，覆巖跨度不斷增加，引起的地表移動(dòng)范圍也不斷增大，地表垂直沉降范圍大致為跨度的1.5～1.7倍，垂直沉降曲線始終關(guān)于最大沉降點(diǎn)對(duì)稱；水平移動(dòng)的范圍大于垂直沉降的范圍，最大水平移動(dòng)量大約為最大沉降量的40％，且水平移動(dòng)不對(duì)稱。另外，當(dāng)覆巖發(fā)生整體下沉?xí)r離層主要存在于跨度兩端，離層由層理剪切破壞引起。4)采用正交試驗(yàn)確定相似模擬試驗(yàn)中的材料配比，用云母粉模擬廣泛存在于巖層中的層理，模擬了覆巖從變形到開裂、跨落的全過(guò)程，描述了離層的產(chǎn)生過(guò)程與存在范圍，分析了地表沉降規(guī)律，得出了較為可靠的覆巖極限跨度：110m。并對(duì)試驗(yàn)中存
5、在的測(cè)量誤差，材料參數(shù)誤差進(jìn)行了分析。5)通過(guò)對(duì)木架山礦區(qū)覆巖變形規(guī)律的研究，我們發(fā)現(xiàn)，不論是地表沉降，還是覆巖內(nèi)部的變形破壞，數(shù)值模擬與相似模擬結(jié)果基本是一致的，并對(duì)層理的破壞模式與機(jī)理進(jìn)行了深入研究。在全面了解主要的沉降預(yù)防與治理措施的基礎(chǔ)上，57武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文對(duì)類似工程的覆巖變形提出了可行的控制方案。關(guān)鍵詞：覆巖變形；數(shù)值模擬；相似模擬；層理；離層；沉降控制57武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTTheminingdeepandthescaleofabandonedstopeiscontinuouslyaugmentingasthedemandformi
6、neralresourcesincreasemoreandmoreforsatisfyingtheneedofhumandevelopment,whichleadtothedeformationofoverburdenandsubsidenceofearthsurfacearemoreandmoreserious.Itputsorelyimpactonthepeoples’lifeandproductionaction,atthesametimeitcauseheavyeconomiclosses.Wherefore,itisofpracticabilitythat
7、studytheruleandmechanismofoverburdendeformationandearthsurfacesubsidencecausedbyundergroundmining.Thecharacteristicsofoverburdendeformationandsurfacesubsidenceisnon-uniform、discontinuityandlargedisplacement,sothisisaexceedingcomplicatednon-linearproblem.Ourpredecessorshaveadoptedsome
