开采沉陷可视化技术及在建筑用地稳定性评价中的应用

论文摘要

煤炭资源开采在为国民经济发展做出巨大贡献的同时也造成了煤矿开采区大范围、大规模的地表移动与变形,使采空区上方建筑地基的承载能力下降,导致地表建筑和其他设施损坏。随着城镇建设的快速发展,可供建筑的土地面积明显出现不足,这使得一些地区的道路、工矿企业以及住宅小区不得不建在采空区上方。为改善采矿沉陷区环境,提高沉陷区人民生活条件,党中央、国务院也提出了进行采煤沉陷区综合治理的任务。采空区上方建筑用地的稳定性便成了制约工矿企业等基础设施建设、沉陷区综合治理及小城镇建设规划的关键因素。针对上述现状,文章在深入分析采空区地表移动变形规律与影响采空区地表建筑用地稳定性因素的基础上,基于随机介质理论的概率积分法,对地下开采引起的地表移动变形进行了预计,利用Matlab与Auto CAD,实现了采空区地表移动变形的可视化,并结合开采沉陷学与力学的相关理论,对采空区地表移动变形与建筑物荷载对地表建筑用地稳定性的影响进行了研究,评价了采空区地表建筑用地稳定性,提出了一种方便快捷的采空区地表移动变形可视化方法与采空区地表建筑用地稳定性评价方法。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出与研究的意义
• 1.2 开采沉陷研究历史与发展现状
• 1.3 采空区土地稳定性评价研究现状
• 1.4 主要研究内容与技术路线
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 研究方法与技术路线
• 1.5 本章小结
• 2 地表变形分析及开采沉陷预计
• 2.1 开采沉陷区地表移动和变形分析
• 2.1.1 地表移动变形指标
• 2.1.2 地表移动变形分布规律
• 2.2 采空区地表沉陷预计模型
• 2.2.1 概率积分法基本原理
• 2.2.2 采空区地表移动变形预计
• 2.2.3 地表移动变形预计的基本参数
• 2.2.4 地表移动变形预计参数选取
• 2.3 采空区地表沉陷预计的关键技术
• 2.3.1 工作面不规则
• 2.3.2 坐标系转换
• 2.4 本章小结
• 3 开采沉陷可视化
• 3.1 开采沉陷三维建模技术
• 3.2 开采沉陷预计与可视化实现方法
• 3.2.1 Matlab 和 Auto CAD 在开采沉陷预计及可视化中的优势
• 3.2.2 Matlab 对开采沉陷预计的实现
• 3.2.3 Matlab 与 Auto CAD 相结合的实现
• 3.2.4 地表变形与建筑物三维模拟
• 3.3 本章小结
• 4 采空区地表建筑用地稳定性评价
• 4.1 建筑用地稳定性影响因素
• 4.1.1 采煤条件对建筑用地稳定性的影响
• 4.1.2 老采空区“活化”对建筑用地稳定性的影响
• 4.2 采空区地表建筑用地稳定性评价原则
• 4.3 采空区地表建筑用地稳定性评价方法
• 4.3.1 地表移动变形对建筑物地基稳定性的评价
• 4.3.2 地表荷载对采空区地表建筑用地稳定性影响的确定
• 4.3.3 建筑物荷载作用下煤柱破坏失稳研究
• 4.3.4 小规模地下开采地表建筑用地稳定性评价
• 4.4 采空区建筑物损害评价
• 4.4.1 地表移动变形对建筑物的影响
• 4.4.2 采空区建筑物损害评价标准
• 4.5 采空区地表建筑用地适宜性评价
• 4.6 本章小结
• 5 工程实例分析
• 5.1 工程概况
• 5.2 中关铁矿周边煤矿采空区地表变形预计
• 5.3 导水裂隙带高度与地基承载允许值计算
• 5.4 建筑用地稳定性评价与规划建议
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集