露天煤矿排土场土体裂缝对产流-入渗的影响
发布时间：2021-03-03 11:33
露天煤矿排土场是煤矿开采过程中人工堆积的平台—边坡相间的巨型松散堆积体,在降雨发生后易发成沉陷、滑坡等灾害,而排土场边缘裂缝的发育直接影响了排土场土体结构的稳定性,因此分析排土场土体裂缝形态特征,了解降雨过程中水分运动的机理与路径对排土场地质灾害的发生与防护具有重要意义。本文通过分析不同宽度裂缝的形态特征以及在人工降雨条件下裂缝特征对排土场产生的径流量、入渗量和渗漏量的影响,建立经验方程,并通过实体模型裂缝修正等效模型径流量、入渗量和渗漏量,并建立计算方程。结果如下:实体裂缝的的粗糙度在1.16～1.28之间,且随着裂缝宽度的增加裂缝表面粗糙度越来越大,实体裂缝表面积是等效裂缝的1.09～1.20倍,实体裂缝的投影面积是等效裂缝的0.91～0.95倍。裂缝体积和裂缝表面粗糙度与裂缝宽度呈幂函数关系,裂缝表面积与裂缝宽度呈指数函数关系。3种降雨条件下入渗量都随时间的推移而减小,渗漏量随时间的推移而增大,除极端降雨事件外,入渗速率随裂缝宽度的增大而减小,渗漏量随裂缝宽度的增加而增大,整个入渗规律在渗漏量>50%后随渗漏量的规律变化而变化。在降雨量为90mm/h之后,渗漏量逐渐占据了整...
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究区地理位置及概况Fig.2.1Locationofthestudyarea2.2研究方法
试验土槽Fig.2.2Testsoiltanka
便携式人工模拟降雨器，由10个喷头构成，每个喷头固定位置距离地面垂直高度为4.0m，有效降雨半径为1.8m，可以完美覆盖试验土槽全部区域且半径内雨滴均匀，每次试验前率定降雨均匀度（85%以上）。3）试验土槽为有机玻璃土槽，尺寸（长×宽×高）为110cm×50cm×60cm，设计最大填土高度为50cm，其中底部10cm为煤矿渣土，其余40cm为排土场覆土，有机玻璃板为10mm厚，土槽底部均匀分布4行4列直径为2cm的圆孔，为渗漏出流口，用扁盘收集和量筒测量渗漏量；土槽前缘底部设有径流出流口，用径流桶和量筒收集降雨过程中产生的径流（图2.2）。土槽内部土样的垂直剖面为直角梯形，土样上平台为40cm，下平面为110cm。图2.2试验土槽及几何尺寸示意Fig.2.2Testsoiltankandgeometricdimensions试验前，将风干土样过10mm孔径筛，喷洒一定量的水（水量根据风干土含水率和原状土含水率计算得到），配置好重塑土样，以最大程度地模拟排土场现场水分状况；将配置好的土样按照10cm为一个土层分层填入土槽内，其中最底层为煤矿渣土，其余为排土场覆土，每层之间打毛处理，控制土壤容重使其达到或接近设计土壤容重（根据现场取样和室内试验确定，煤矿渣土土壤容重为1.89g/cm3，排土场覆土土壤容重为1.35g/cm3，相对误差不超过5%）；在填土过程中将裂缝模型埋入土体。装土后，在土槽表面覆盖一层塑料薄膜，静置48h，使其在重力作用下固结。4）土体裂缝模型。本研究采用两种裂缝的模拟方式，一种为传统的等效模型，另一种为实体模型。5）样品收集。试验前，将裂缝模型取出后，在土槽前方安装高速摄影机记录试验过程，同时采用数码相机记录关键点试验图像。试验开始后，记录土槽产流时间，每3min收集一次径流样和水分流失样，测定产流量和渗漏量，同时通过测量裂缝中积?
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术在神经外科应用及发展前景[J]. 赵元立,王亮,赵雅慧,叶迅. 中国微侵袭神经外科杂志. 2020(03)
[2]一种3D打印混凝土材料的试验研究[J]. 雷波,解文峰. 新型建筑材料. 2020(02)
[3]3D打印塑料材料在汽车配件设计中的应用[J]. 沈睿,褚忠,王武,景晓伟,季雯. 塑料科技. 2020(02)
[4]陶瓷3D打印技术及材料的研究现状[J]. 郭璐,朱红. 陶瓷学报. 2020(01)
[5]3D打印技术在髋臼双柱骨折手术治疗中的辅助作用[J]. 刘家国,尚锋,熊为,罗斌,赵猛. 生物骨科材料与临床研究. 2020(01)
[6]三维激光扫描技术在建筑立面照明设计中的应用[J]. 袁凌云,李慧,李杰,韩维涛. 测绘通报. 2020(01)
[7]基于BIM+三维激光扫描技术的桥梁钢构件工程质量管控[J]. 覃亚伟,石文洁,肖明钊. 土木工程与管理学报. 2019(04)
[8]逆向技术与3D打印技术在飞机修理中的联合应用[J]. 曹宏翼,朱玉波,梁彪,张成丽. 世界制造技术与装备市场. 2019(04)
[9]2025年中国能源消费及煤炭需求预测[J]. 谢和平,吴立新,郑德志. 煤炭学报. 2019(07)
[10]降雨对宝日希勒排土场边坡侵蚀的数值模拟[J]. 徐朝容,黄赳,王鹏,朱壮壮,邢龙飞,张周爱. 河南理工大学学报(自然科学版). 2019(05)
博士论文
[1]风沙区高强度开采土地损伤的监测及演变与自修复特征[D]. 王新静.中国矿业大学（北京） 2014
硕士论文
[1]植被条件下坡面水流特性实验研究[D]. 张旭.华北水利水电大学 2019
[2]矿区排土场边坡不同植被配置模式的防蚀效益与机制[D]. 杨波.西北农林科技大学 2019
[3]基于三维激光扫描的储层裂缝酸化效果研究[D]. 付照德.中国石油大学(华东) 2015
[4]矿山排土场稳定性研究与应用[D]. 赵倩.石家庄铁道大学 2015
[5]地面三维激光扫描技术在西安地裂缝监测中的应用研究[D]. 李伟.长安大学 2012
[6]采煤塌陷后风沙土理化性质变异性研究[D]. 臧荫桐.内蒙古农业大学 2009
[7]山区采煤地裂缝的分布特征及成因探讨[D]. 王晋丽.太原理工大学 2005
本文编号：3061191
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究区地理位置及概况Fig.2.1Locationofthestudyarea2.2研究方法
试验土槽Fig.2.2Testsoiltanka
便携式人工模拟降雨器，由10个喷头构成，每个喷头固定位置距离地面垂直高度为4.0m，有效降雨半径为1.8m，可以完美覆盖试验土槽全部区域且半径内雨滴均匀，每次试验前率定降雨均匀度（85%以上）。3）试验土槽为有机玻璃土槽，尺寸（长×宽×高）为110cm×50cm×60cm，设计最大填土高度为50cm，其中底部10cm为煤矿渣土，其余40cm为排土场覆土，有机玻璃板为10mm厚，土槽底部均匀分布4行4列直径为2cm的圆孔，为渗漏出流口，用扁盘收集和量筒测量渗漏量；土槽前缘底部设有径流出流口，用径流桶和量筒收集降雨过程中产生的径流（图2.2）。土槽内部土样的垂直剖面为直角梯形，土样上平台为40cm，下平面为110cm。图2.2试验土槽及几何尺寸示意Fig.2.2Testsoiltankandgeometricdimensions试验前，将风干土样过10mm孔径筛，喷洒一定量的水（水量根据风干土含水率和原状土含水率计算得到），配置好重塑土样，以最大程度地模拟排土场现场水分状况；将配置好的土样按照10cm为一个土层分层填入土槽内，其中最底层为煤矿渣土，其余为排土场覆土，每层之间打毛处理，控制土壤容重使其达到或接近设计土壤容重（根据现场取样和室内试验确定，煤矿渣土土壤容重为1.89g/cm3，排土场覆土土壤容重为1.35g/cm3，相对误差不超过5%）；在填土过程中将裂缝模型埋入土体。装土后，在土槽表面覆盖一层塑料薄膜，静置48h，使其在重力作用下固结。4）土体裂缝模型。本研究采用两种裂缝的模拟方式，一种为传统的等效模型，另一种为实体模型。5）样品收集。试验前，将裂缝模型取出后，在土槽前方安装高速摄影机记录试验过程，同时采用数码相机记录关键点试验图像。试验开始后，记录土槽产流时间，每3min收集一次径流样和水分流失样，测定产流量和渗漏量，同时通过测量裂缝中积?
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术在神经外科应用及发展前景[J]. 赵元立,王亮,赵雅慧,叶迅. 中国微侵袭神经外科杂志. 2020(03)
[2]一种3D打印混凝土材料的试验研究[J]. 雷波,解文峰. 新型建筑材料. 2020(02)
[3]3D打印塑料材料在汽车配件设计中的应用[J]. 沈睿,褚忠,王武,景晓伟,季雯. 塑料科技. 2020(02)
[4]陶瓷3D打印技术及材料的研究现状[J]. 郭璐,朱红. 陶瓷学报. 2020(01)
[5]3D打印技术在髋臼双柱骨折手术治疗中的辅助作用[J]. 刘家国,尚锋,熊为,罗斌,赵猛. 生物骨科材料与临床研究. 2020(01)
[6]三维激光扫描技术在建筑立面照明设计中的应用[J]. 袁凌云,李慧,李杰,韩维涛. 测绘通报. 2020(01)
[7]基于BIM+三维激光扫描技术的桥梁钢构件工程质量管控[J]. 覃亚伟,石文洁,肖明钊. 土木工程与管理学报. 2019(04)
[8]逆向技术与3D打印技术在飞机修理中的联合应用[J]. 曹宏翼,朱玉波,梁彪,张成丽. 世界制造技术与装备市场. 2019(04)
[9]2025年中国能源消费及煤炭需求预测[J]. 谢和平,吴立新,郑德志. 煤炭学报. 2019(07)
[10]降雨对宝日希勒排土场边坡侵蚀的数值模拟[J]. 徐朝容,黄赳,王鹏,朱壮壮,邢龙飞,张周爱. 河南理工大学学报(自然科学版). 2019(05)
博士论文
[1]风沙区高强度开采土地损伤的监测及演变与自修复特征[D]. 王新静.中国矿业大学（北京） 2014
硕士论文
[1]植被条件下坡面水流特性实验研究[D]. 张旭.华北水利水电大学 2019
[2]矿区排土场边坡不同植被配置模式的防蚀效益与机制[D]. 杨波.西北农林科技大学 2019
[3]基于三维激光扫描的储层裂缝酸化效果研究[D]. 付照德.中国石油大学(华东) 2015
[4]矿山排土场稳定性研究与应用[D]. 赵倩.石家庄铁道大学 2015
[5]地面三维激光扫描技术在西安地裂缝监测中的应用研究[D]. 李伟.长安大学 2012
[6]采煤塌陷后风沙土理化性质变异性研究[D]. 臧荫桐.内蒙古农业大学 2009
[7]山区采煤地裂缝的分布特征及成因探讨[D]. 王晋丽.太原理工大学 2005
本文编号：3061191
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