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为了解决分段Knothe函数在开采沉陷动态预计中时间影响系数c、地表最大下沉速度对应的下沉值Wv以及最大下沉速度对应时间点t均为固定值的问题,对分段Knothe函数中各参数进行了理论和试验分析。结合概率积分法理论知识,推导出以时间为自变量的3个参数的函数关系,并在此基础上对分段Knothe函数进行了优化,得到一种预测精度更高、更具推广性的分段Knothe函数。试验结果表明:优化的Knothe函数解决了优化前Knothe函数中c、t、W_v为固定值的缺陷,弥补了利用相似地质条件拟合出经验公式的不足。通过对比分析优化前后模型的预测结果,得出优化模型中t的预计结果保持在实测最大下沉速度时间范围内。优化后模型最大均方误差和相对中误差分别为0.116 m、3.8%,较优化前模型分别提高了65.1%、51.9%,进一步证实了该优化模型具备一定的实用性和可靠性。 相似文献
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可描述地表沉陷动态过程的时间函数模型探讨 总被引：3，自引：1，他引：2
分析了地下采矿引起的地表沉陷的w-t曲线为一近似的“S”型曲线。地表点沉陷的物理过程是一个先加速后减速的过程,且速度曲线的起点和终点的数值为0。因此,能描述地表点沉陷动态过程的时间函数模型不但能较好地拟合沉陷的w-t曲线,而且由此函数模型求出的v-t曲线和a-t曲线也要符合地表沉陷随时间变化的物理过程。通过分析目前常用的预测地基或路基沉降的时间函数模型如指数时间函数模型、双曲线时间函数模型、Gompertz时间函数模型、logistic曲线时间函数模型和Weibull曲线时间函数模型的w-t、v-t和a-t曲线,得出,只有Weibull曲线时间函数模型能完整地描述地表沉陷的动态过程,并且用2个煤矿地表的沉陷观测实例进行了验证。 相似文献
3.
基于Logistic增长模型的地表下沉时间函数 总被引：2，自引：0，他引：2
Knothe时间函数可预测地表下沉,但其不能反映地表下沉速度和加速度的变化规律。针对Knothe 时间函数描述的不足,提出了改进的地表下沉的时间函数——基于Logistic增长模型的时间函数。该时间函数可合理描述地表下沉发展变化的全过程, 能反映实际地表点下沉的速度和加速度的变化规律,经实测检验,证明了该时间函数的实用性和有效性。 相似文献
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研究开采沉陷灾害发生及发展的动态过程具有重要的理论意义和工程应用价值。因采场上覆岩层及采矿过程的复杂性,全面研究采矿过程中上覆岩层的移动及地表的沉陷具有很大的难度,以研究地表沉陷区观测点下沉变化过程的时间序列为切入点,对开采沉陷的动态过程进行了研究。通过研究地表沉陷区观测点下沉量的时间序列发现,Weibull（韦布尔）函数可较准确地拟合和描述地表观测点的下沉过程曲线。煤层开采地表移动过程的FLAC3D模拟研究发现,同一沉陷区内各观测点的下沉过程在时间和空间上具有独立性。在该基础上,将概率积分沉陷曲线模型与Weibull时间序列函数相结合,给出沉陷区主剖面的动态下沉、倾斜和曲率曲线的唯象学模型,经实例证明建模思路是可行的。 相似文献
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采动区地表动态沉降预测的Richards模型 总被引：1，自引：0，他引：1
针对Knothe时间函数在采动区地表动态沉降预测中存在着较大偏差的问题,提出了地表动态沉降预测的Richards模型。基于开采过程中的地表沉降变形规律,给出了能够反映地表沉降全过程的理想时间函数模型所具有的基本特征,引入Richards生长曲线模型,分析了模型参数与地质采矿条件之间的定性、定量关系,并探讨了模型的适用范围,指出地表发生连续的、渐变的沉降变形时,模型预测效果较好。实例分析表明,Richards模型符合理想时间函数模型的要求,可较好地模拟采动区地表动态沉降过程,能够计算出地表移动持续时间和地表点在某一时刻的下沉值、下沉速度、加速度等动态参数,且模型的可塑性较强,具有较广泛的适用性 相似文献
6.
为了研究地表动态沉陷规律,基于正态分布时间函数,结合地表沉陷预测公式,构建了能够进行任意点任意时刻地表动态沉陷预测的函数模型,分析曲线形态系数对时间函数和计算误差的影响,讨论正态分布时间函数的时空完备性,建立了基于时间函数的地表动态下沉计算公式。以辛置煤矿五采区开采为例,利用空间曲面拟合方法求取了地表动态沉陷预测参数,并对特征点的下沉趋势进行了预测。结果表明,地表沉陷预测时曲线形态系数δ > 2为其合理取值,理论预测相对中误差不会超过±4.55%,且随着δ的增大,预测误差逐渐减小;正态分布时间函数在地表下沉、下沉速度以及加速度方面均体现了地表沉陷时空分布的完备性。基于叠加原理的空间曲面拟合求参方法能够进行预测参数的自动求取,地表特征点下沉趋势预测最大中误差为±64 mm,相对中误差为±5.7%,理论值与实测值相吻合,基于正态分布时间函数的预测模型能够体现地表动态下沉的时空分布特征。 相似文献
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《岩土力学》2017,(2)
针对分段Knothe时间函数在理论上存在的不足,为了扩展其应用范围,改善其在地表动态下沉预计时的精度,通过理论分析和对比研究,对该时间函数存在的理论缺陷进行了深入探讨,并针对存在的问题提出了相应的改进方法,进而构建了一种新的、适用范围更广、预测精度更高的分段Knothe时间函数模型。研究结果表明:该模型的构建解决了原时间函数在分段点处函数值与理论值不一致的问题以及原时间函数值最终不能收敛于1的问题;新的函数模型在应用上也摆脱了原模型对预计参数选取的某些特殊限制,扩展了利用该模型在不同地质采矿条件下进行动态预计的适用性。通过对实测数据的对比预测,证明采用该时间函数模型进行预测的精度比采用原时间函数进行预测的精度有所提高,并且地表下沉的终态预计值在达到最大下沉值后不会再随着下沉时间的增加而改变。 相似文献
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为准确描述地表沉陷盆地分布形态，基于幂指数函数模型，结合缓倾斜煤层走向长壁式工作面地表沉陷盆地的特征，采用理论分析与数值模拟相结合的方法，建立适用于缓倾斜煤层走向长壁式工作面的沉陷盆地模型，分析模型参数的影响因素及参数的变化规律，并验证模型的适用性和预计精度。研究表明:模型参数n反映下沉盆地底部范围大小，主要与采动程度有关，取值范围为1~3，其取值精度取决于观测点个数；参数k反映下沉盆地边缘的收敛速度和下沉影响范围，主要与采煤方法、顶板管理方法及松散层厚度有关，其值可通过地表最大下沉值或煤厚进行确定；在对常村煤矿地表沉陷进行预计时，预计值与实测值的差值平方和为3.08×106，中误差为267.59 mm，为最大下沉值的6.47%。研究缓倾斜煤层走向长壁式工作面地表沉陷盆地模型旨在对常村煤矿地表沉陷的预测和预防工作提供理论基础。 相似文献
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基于关键层理论的地表下沉盆地模型初探 总被引：1，自引：0，他引：1
目前,开采沉陷的研究主要是现场观测和以概率积分法为代表的开采沉陷预测。这些方法仅是对地表沉陷稳定后的现象进行观测和推断,不涉及对采场上覆岩层整体移动规律的研究。因长壁式布置工作面开采煤层的深厚比较大时,采场上覆岩层在靠近地表处会形成明显的弯曲带。在假设此弯曲带是控制地表沉陷及沉陷盆地最终形态的离地表最近一层主关键层且地表的下沉量远远小于该岩层厚度的基础上,用关键层位置的判别方法找出离地表最近一层关键层的位置后,用弹性薄板理论的半逆解法选择了较适合地表沉陷盆地形状的挠度函数,用薄板理论建立了缓倾斜煤层和倾斜煤层开采地表沉陷盆地力学模型,并对该模型的适用范围和参数进行了讨论。该模型考虑了影响地表下沉的多种因素,比概率积分法更具有理论意义。 相似文献
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在传统Knothe时间模型假设基础上提出新的假设,构建改进Knothe时间模型,通过理论分析表明,改进后的时间模型符合地表点沉降和沉降速度变化规律;基于改进Knothe时间模型推导了地表最大沉降速度计算表达式,并给出模型参数确定方法。采用20个矿区开采引起的地表最大沉降速度监测值与理论预测值进行对比,结果表明,20个矿区的地表最大沉降速度理论预测值与监测值吻合程度高,两者相对标准偏差仅为2.1%,验证了模型的精确性和可靠性。地表最大沉降速度受煤层采高、开采速度、松散层厚度和基岩层厚度等参数影响,研究表明,地表最大沉降速度随煤层采高和开采速度的增加而线性增加,随松散层厚度、基岩层厚度的增加而非线性减小,且其对基岩层厚度变化的敏感性比松散层厚度变化大。 相似文献
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煤层采动覆岩沉降提前于地表,可作为地表稳定性的预警指标。针对煤层开采引起的覆岩沉降预测问题,采用分布式光纤感测技术,通过制作大柳塔煤矿采动覆岩相似材料试验模型,研究了煤层开采引起的覆岩变形特征,基于灰色理论和Knothe时间函数,建立了基于实测应变的采动覆岩沉降预测模型,探讨了预测精度,并取得了如下研究成果:有关分布式光纤感测技术的覆岩应变分布,准确反映了垮落带和导水裂缝带的发育特征,基于GM(1,1)模型和新陈代谢模型的覆岩沉降预测精度较好但限于短期预测;当相对残差最大值与相对残差和均取最小值时,Knothe时间函数中获得较为准确的参数c值和τ值并提高了预测精度,建立了大柳塔煤层覆岩动态沉降预测模型的表达式,其预测模型适用于覆岩沉降的前期阶段和后期阶段。 相似文献
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Subsidence development with time — experiences from longwall operations in the Appalachian coalfield
Summary The development of mining subsidence, from the immediate roof to the surface, has a dynamic character and it is related to the progress of underground mining and time. Subsidence prediction methods which can pre-calculate the final and intermediate stages of this process are important in mine design. In this paper a prediction method proposed by Knothe (1953), and based on Gauss distribution of influences and Mitsherlich's law of limited increase, is presented and applied to determine the subsidence development over time in the Appalachian coalfield. The method has yielded very promising results and it was verified for a number of longwall case studies. 相似文献
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In order to overcome the shortage that point-based data acquisition techniques cannot retrieve the whole basin subsidence caused by underground mining, and to avoid complex splicing of terrestrial 3D laser scanner (TLS) point cloud data and the errors caused by such splicing, GPS/TLS combined technology is employed for mining subsidence monitoring. The basic idea of the monitoring technology is put forward. In this article, an application of the method to a coal mining area in China is presented. Support vector machine (SVM) model for GPS level conversion in the mining area is established, and a comparative analysis of SVM, BP neural network and polynomial established local quasi-geoid in the mining area is conducted. Ground surface digital elevation model (DEM) of the mining area is established by using TLS point cloud data, and the ground surface dynamic subsidence basin is obtained through a subtraction of two DEMs. The results indicate that the quasi-geoid established by using SVM model features a relatively high level of stability and accuracy and that the established mining surface DEM and subsidence basin can provide the fundamental data for the reconstruction of ecological environment in the mining area. GPS/TLS combined monitoring technology is a new monitoring technology, which entangles the advantages of both GPS and TLS and could offset their disadvantages, thus obtaining complementary advantages. According to analysis on its application in the mining area, we conclude that the technology is feasible and has a great application prospect for the mining area purposes. 相似文献