巨厚松散层力学性质及其对地表沉陷影响研究

发布时间：2020-04-23 17:47

【摘要】：在我国华北、华中许多矿区,地表松散层厚度较大,其开采沉陷规律与一般地质采矿条件下存在很大的差异性,主要是由于松散层土体不同于岩石的特殊物理力学性质。针对巨厚松散层下开采地表沉陷规律的特殊性,采用土工试验、数值模拟与理论分析相结合的方法,进行了巨厚松散层力学性质及其对地表沉陷影响研究。取焦作矿区地表粘性土,制作成不同含水量、干密度的重塑土试样,在不同的围压下进行室内三轴剪切试验,研究了含水量、干密度和围压三个因素对粘性土抗剪强度的影响,得到各个试样破坏过程的应力-应变关系曲线及其抗剪强度,并绘制抗剪强度包线,求得对应试样的抗剪强度指标内摩擦角和内聚力,获得了焦作矿区粘性土的内摩擦角范围8.1°~24°,内聚力范围19.2kPa~82.4kPa;以赵固一矿巨厚松散层覆盖下11011工作面的采矿地质条件为原型,结合三轴剪切试验得到的该矿区粘性土的内摩擦角和内聚力范围,设计了12种数值模拟方案,研究了不同松散层厚度、松散层内摩擦角和松散层内聚力对地表移动的影响,并将数值模拟结果与该矿11011工作面地表移动实测数据进行对比,模拟结果与实测值相吻合,验证了数值模拟结果的合理性;依据数值模拟结果,对巨厚松散层下开采时松散层土体的压缩现象进行了机理分析,土体存在压缩现象且随着松散层厚度的增加压缩量增大,土体压缩下沉量是该条件下地表下沉偏大的主要因素。本文从土体力学性质出发,将土工试验与巨厚松散层下开采地表移动结合起来,研究成果对巨厚松散层下开采地表沉陷规律进行了补充和扩展,具有一定的理论价值和指导意义。
【图文】：

技术路线图,松散层,厚松散层,地表沉陷

（3）将矿上实测地表移动数据与数值模拟结果对比，验证数值模拟的合理性并依据数值模拟和土工试验结果，对松散层土体内部压缩现象进行了理论分析，对厚松散层下开采地表沉陷机理进行了探讨。1.4 技术路线根据研究内容，本论文采用土工试验、数值模拟以及理论分析相结合的方法首先进行焦作矿区地表粘性土三轴剪切试验，探讨含水量、干密度和围压的对粘性土抗剪特性的影响，得到土体内摩擦角、内聚力范围，为下一步的数值模拟提供依据，然后以赵固一矿 11011 工作面为原型，设计 12 种方案，利用 FLAC3D数值模拟软件，对不同松散层厚度、松散层内摩擦角及内聚力对厚松散层下开采地表沉陷的影响进行研究，最后对厚松散层土体内部压缩现象，结合三轴剪切试验和数值模拟结果进行理论分析，探讨了巨松散层下开采地表沉陷机理。技术路线如下图 1-1 所示：

三轴剪切,渗透试验,应力应变

法采用不固结不排水试验(UU)，即在试验过程中中也不让其排水，测定土样在不同干密度、不同，研究粘性土在三轴剪切条件下的抗剪特性。及试验步骤由于在施加轴向载荷时的方式有所差别，因此，，、应变控制式两种，目前，国内在进行土工三轴剪切仪。试验仪器为 SLB-1 型应力应变控制式三轴剪切主要由以下几个部分组成：
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD313

【参考文献】