基于Weibull时间序列函数与负指数法的地表动态沉陷预计方法研究

发布时间：2019-10-07 20:29

【摘要】：地下开采引起的覆岩及地表的移动变形是一个随时间和空间变化的复杂的、非线性的过程。随着工作面的不断推进,地表沉陷区的建(构)筑物要经历一个由动态至静态的移动变形过程,动态变形的影响虽然是临时性的,但建(构)筑物的结构一旦被破坏,其安全性将很难保障。因此,开采过程中地表动态移动变形的准确预计对预防和减轻采动损害、确保地表建(构)筑物的安全运行等具有重要的理论价值和实际指导意义。本文在综合分析国内外开采沉陷动态预计理论和方法研究现状的基础上,从实测沉陷资料、物理力学、数值计算等角度对开采沉陷动态预计方法进行了研究和总结;从模型的曲线形态和沉陷的物理过程两方面对描述地表沉陷区观测点的各下沉时间序列函数进行比较分析,指出Weibull时间序列函数可较准确的拟合地表点的沉陷过程;对开采沉陷的负指数预计方法的推导过程及预计参数的物理意义做了进一步的研究。根据主断面动态沉陷曲线模型建立的一般形式,将Weibull时间序列函数与负指数预计函数相结合,建立基于Weibull时间序列函数与负指数法的地表动态沉陷预计模型,并进行了实例的验证和分析。具体得出以下成果:(1)开采沉陷的负指数函数法适用于近似矩形工作面开采时的地表移动和变形的预计,其预计参数的选取与覆岩性质及实测地表沉陷资料密切相关,预计结果更接近地表沉陷的真实状况,且在表示对于拐点不呈反对称的实际下沉曲线上具有更大的灵活性。(2)Weibull时间序列函数在描述地表观测点沉陷的动态过程时,不仅能较好地拟合下沉时间(w-t)曲线,而且由此推出的速度时间(v-t)曲线和加速度时间(a-t)曲线也能很好地符合地表沉陷随时间变化的物理过程,并利用最小二乘拟合法求取模型参数。(3)基于Weibull时间序列函数与负指数函数预计法,分别建立了地表沉陷区充分采动走向主断面、非充分采动走向和倾向主断面的地表动态沉陷负指数法预计模型(包括下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形),并对模型进行深入分析。(4)将基于Weibull时间序列函数与负指数法的地表动态沉陷预计模型进行实例验证和分析,通过模型预计结果与实测地表沉陷数据的对比分析,得出预计相对误差在限差范围以内,证明了模型的合理性和有效性,为实现矿区地表动态沉陷预计提供参考。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD327

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本文编号：2545908