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文章分析了采空塌陷作用下油气管道的受力特征,将采空区地面塌陷过程中塌陷土体与管道的相互作用分成了下塌土蠕变、管体局部暗悬、管体完全悬空外露和土体突发沉陷4个阶段。基于抗大变形钢特性及应变设计理念的管体应力—应变关系,对Ramberg-Osgood本构关系进行了二次开发。结合急倾斜煤层开采实例,利用FLAC3D数值模拟计算了塌陷宽度相同条件下,不同土体下沉变形时管体与地表土体相互作用及变形的关系,验证了管道在受采空塌陷作用下经过的各个阶段及受力特征。 相似文献
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高速公路膨胀土路堤处治后期土体性状试验验证 总被引：7，自引：2，他引：7
为了解膨胀土路基改性填筑后的土体性状，加深对膨胀土改性处治的认识，对某高速公路膨胀土路基改性处治1年多以后的土体性状进行了后期试验验证。结果表明：膨胀土路基后期含水量和干密度均有不同程度的变化，变化规律与处治方式、钻孔位置和取样深度密切相关。膨胀土直接用于路基填筑，后期干密度有所降低，将对路基长期稳定性造成不利的影响：石灰改性后填筑后期干密度的增加，有利于路基的长期稳定：煤粉灰改性在一定程度上改善了膨胀土性能，但处治效果不如石灰，隐患尚未彻底消除。 相似文献
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武汉市江夏区大桥新区红旗村文化大道附近发生岩溶塌陷,其上覆盖层为黏土。文章针对该类型岩溶塌陷,结合岩溶发育特征、土体物理力学性质、水文地质条件和人类工程活动等影响因素,对致塌模式进行了综合分析,得出在溶沟底部分布有软塑至流塑状的力学性质较差的红黏土,溶沟底部发育的溶蚀裂隙与下部的溶洞或通道相联通;流塑状红黏土流失至下部岩溶通道中,形成土洞;钻探施工、楼房载荷、振动作用加速黏土体的软化、崩解和溶蚀作用,进而加速土洞向上发展。此外,地基开挖减少上覆黏土厚度,降低了土体抗剪强度,最终在上覆土体自身重力和附加荷载作用下发生塌陷。根据土体受力情况,得出塌陷力学模型,并利用数据进行验证,其验证结果与实际相符合,并结合致塌模式和力学分析提出应增强土体抗塌性能、增加建筑物地基稳定性和减缓岩溶系统水动力因素变化的防治措施。 相似文献
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土体渗透稳定性判定准则 总被引：1，自引：0，他引：1
土体的渗透稳定性是指在渗流条件下宽级配土体内粗颗粒阻止细颗粒流失的能力,土体的渗透稳定性受几何条件、水力条件和物理条件的影响。从几何条件出发,通过对收集的167种土的室内渗透侵蚀试验结果的分析,基于对土体渗透稳定性控制变量地研究,将土分成良好级配土和间断级配土两大类;基于细粒（小于0.063 mm）含量的不同,将每类土又细分为3类,针对不同细类土提出了不同的渗透稳定性几何判定准则。从水力条件出发,研究了应力状态对土体渗透侵蚀起动及破坏水力梯度的影响。试验结果表明,起动水力梯度和破坏水力梯度都随着围压的增大而增大,是由于增大围压使得颗粒间的摩擦力增大的结果。 相似文献
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涉及水土化学作用的研究，以往更多观注水土作用的极限状态—污染土等方面的研究，而忽略处在常态即常温、常压、缓变异的水化学环境中的城市区域土体稳定性研究，在这种环境中，影响土体稳定的要素—土体细观结构扮演着重要的角色，而其对诸如宏观现象—地面沉降、土洞的产生都有重要影响。理论与实践分析表明，在常态水环境下，土结构的破裂面并不是通过颗粒本身，而是通过颗粒、颗粒集合体与集合体之间粒间连接结。本文从易被忽略的化学作用角度、侧重分析水土作用中的化学作用、通过土细观结构这个桥梁进行水土化学相互作用分析，针对不同pH水环境下土的宏观变形过程进行试验，展示了土体宏观变形特性，试验证实土的细观结构是水土化学作用发生与发展的“平台”和主要场所。 相似文献
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岩溶塌陷具有突发性,隐蔽性等特点,往往会造成重大灾害。为了预测岩溶塌陷的模式及可能性,以某地区河床塌陷为研究对象,对区域内河床透-阻型盖层岩溶塌陷的形成机理进行分析;并基于潜蚀—失托-重力致塌理论,建立土洞力学模型,对岩溶水位下降时土洞的抗塌系数进行初步评价;进一步采用FLAC~(3D)数值模拟对计算结果进行验证。研究结果表明该地区河床塌陷为地下水潜蚀作用下形成的土洞塌陷,土洞稳定性与土洞高度、土体物理力学性质、水动力条件变化等因素相关。也表明河床岩溶塌陷往往在附近地下抽排水初期以及土洞形成初期就会发生,一般先于两岸阶地的地面塌陷,可作为大范围岩溶塌陷发生的前兆。 相似文献
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大量工程实践和统计数据表明,水库塌岸多发生在自然坡度15°以上的松散堆积层岸坡。一般认为自然坡度10°左右的平缓堆积层岸坡发生水库塌岸的可能性小,但在四川省宝兴河硗碛水电站库区却发生了大规模的平缓型堆积层塌岸,蚂蝗沟5#堆积体即属于此类型。蚂蝗沟5#堆积体由砾质黏土组成,土中小于0.075mm的细粒含量约占60%,蓄水后塌岸模式为缓慢的蠕滑变形。蓄水9年多来,变形范围由前缘的小规模塌岸逐渐向后缘扩展至大范围滑坡,目前变形仍然在持续。本文以该堆积体为例,通过对土体结构、颗粒组成等的勘探试验,并结合水库运行方式和变形监测成果,采用有限元瞬态渗流分析与稳定性分析的耦合分析计算,系统地开展了其塌岸机理研究。研究结果表明:细粒为主的土体结构及其弱透水性,是平缓堆积体在库水位反复升降作用下蠕滑变形的根本原因;平缓细粒土岸坡的稳定性与库水位的升降具有明显的相关性,随库水位的周期性变化岸坡呈现出不同的稳定状态,其蠕滑变形速率也明显不同。 相似文献
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在一般土力学及挡土墙研究中,计算土压力的方法往往是传统的朗肯土压力理论和库仑土压力理论,其都是建立在半无限土体假定基础上的.由于城市用地紧张,建筑物与支护结构的距离常常比较小,支护结构的作用越来越复杂.城市开发建设过程中,不仅要保证自身的稳定性、经济性,还要保证临近建筑物和设施的安全.对四种有限土体土压力计算方法进行推导探究,分析对比得到在同等条件下,利用极限平衡受力分析法所得到的有限土体土压力值较小,更具经济效益,而在不同的地层和墙间距情况下不同的算法有不同的特点,充分考虑特殊条件下的土压力计算方法,可以使施工设计方案更优化. 相似文献
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为了给岩溶地面塌陷预测、监测、防治和应急措施提供理论依据,全面总结了岩溶地面塌陷的发育规律,认为岩溶、土体和诱发因素是岩溶地面塌陷的三要素。岩溶为土体丧失提供通道和储藏空间。土的工程地质性质决定了土体塌陷方式:“黏土块”坍塌、砂颗粒漏失、软弱土流失;土体塌陷方式决定了土体塌陷机理;据土体塌陷方式提出了由“土洞型塌陷”“沙漏型塌陷”和“泥流型塌陷”构成的岩溶地面塌陷三机理理论:黏性土和密实砂性土层中,在外力作用下,土洞顶板拱效应失效而产生的地面塌陷现象称为土洞型塌陷;由于诱发因素的触发导致可溶岩上方松散砂层中砂颗粒漏失而产生的地面塌陷现象称为沙漏型塌陷;可溶岩上方软弱土体在外力作用下向可溶岩中流失而产生的地面塌陷现象称为泥流型塌陷。三机理理论关注土体塌陷方式,既解释了岩溶地面塌陷现象,更回答了土体“如何塌”的问题。诱发因素是塌陷的外部影响因素,不是塌陷机理的构成要素;诱发因素产生作用力;作用力改变土颗粒运动状态,使土颗粒由“静止→运动”,土体由“稳定→塌陷”。依据三机理理论,提出了岩溶地面塌陷综合地质预测方法,建立了基于三个塌陷机理的土体塌陷确定性预测模型,系统总结了岩溶地面塌陷监测、防治和应急措施方法,形成了从理论到实践的、完整的岩溶地面塌陷思想体系。 相似文献
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地面沉降是北京平原区主要地质灾害之一。文中采用永久散射体差分干涉测量(PS-InSAR)技术获取平原区地面沉降空间分布特征,基于GIS空间分析平台,将多种地面沉降影响因素分别与PS-InSAR获取的地面沉降场形变信息进行耦合研究,查明地面沉降与多种影响因素之间的响应关系。研究发现:(1)北京市地面沉降发育较为严重的地区主要出现在平原区东部、北部以及南部等地,存在多个沉降中心,最大沉降速率达到152mm/a,区域不均匀沉降现象明显,并且有连成一片的趋势。(2)地面沉降分布具有明显的构造控制特性,沉降区多位于几大活动断裂交接部位的沉积凹陷地区,与第四纪沉积凹陷十分吻合。地面沉降的发展趋势与活动断裂的走向具有明显的对应关系,在有活动断裂通过的区域,地面沉降剖面线上表现出明显的转折或突变,断裂两侧区域不均匀沉降十分明显。(3)地面沉降分层沉降量与对应层位上黏性土占比呈正比例关系,其空间分布特征及变化趋势与平原区的地层结构及可压缩黏性土层厚度具有很好的一致性,沉降范围整体由北西向的单一结构区向南东方向的多层结构区扩张。沉降速率大于50 mm/a的沉降区大多分布在黏性土层厚度大于100 m的地区,几大沉降中心与黏性土层厚度较大地区吻合较好。(4)第二承压含水层(顶底板埋深100~180 m)地下水开采对地面沉降影响最大,沉降中心与该层位地下水位降落漏斗区高度吻合,是地面沉降的主要贡献层位。 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 as a result of an underground coal mine is a hazard to human life, properties and environment. This incidence usually occurs over a long period of time which directly or indirectly pertinent with various factors that needs to be carefully considered and systematically analyzed when exploring land subsidence. In reality the relationships among factors, their effects and the subsidence are crucial to have the suitable management plan for the mine-induced ground subsidence around the mining area. In this research, primarily the development of subsidence caused by the extraction of 1203 slice has been evaluated under the profile functions and influence functions methods. The results show that the calculated subsidence profile is almost trough-like subsidence where the maximum amount of subsidence is about 0.89 m. Secondly, based on this result, the analysis on different factors such as the deeper coal bed (420 m depth level) and higher angle of draw (42.5o) show less subsidence which are 0.58 and 0.87 m, respectively, whereas the dip of the coal bed up to 20o does not have significant effect on subsidence. In latter cases, the different preceding scientific papers have been consulted and analyzed for recognizing various influencing factors of subsidence which replicate that the geology and stratigraphic configuration, structural setting of the coal basin, hydro-geological characteristics, less competent nature of overlying rock body, applied mining method, presence of multi-coal seams, ultra thicken coal seam and so on are the major factors in affecting the subsidence event in the area. Moreover, intensive site investigations revealed similar pattern of subsidence and its associated factors around the mine. 相似文献
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贵州大方县白布勘探区煤系地层龙潭组为海陆交互相沉积,厚度177～211m,含煤21～36层,煤层总厚18.04～30.29m,可采煤层6层。根据岩性、岩相特征自下而上分为3段,下段为潟湖—潮坪相沉积,并在大部分地区形成泥炭沼泽,形成了可采的33、28号煤层;中段为三角洲相,泥岩沼泽相多在三角洲分流河道间的湖沼区及湖波浪带基础上发育而成,煤层层位稳定,厚度不大;上段为潮坪三角洲相,该期构造活动趋于平稳,形成的煤层层位稳定,厚度大,6中煤0.39～6.88m,7号煤0～3.09m。三段厚度比较接近,反映该区晚二叠世期间地壳沉降均衡。沉积环境差异是本区成煤条件的主要控制因素。 相似文献
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新疆天山某煤炭勘查区,需查明一水平内火烧煤层的下边界及其富水性。在综合分析该区地质资料及物性参数的基础上,采用了以磁法和瞬变电磁法为主的物探方法。磁法勘探测网设计为20m×80m,并在后期对西部测线进行了加长。根据测区实测磁异常分布图、低通滤波后磁异常分布图、向上延拓30m磁异常分布图及垂向二阶导数磁异常分布图,圈定火烧区主要分布在测区的北部。瞬变电磁法勘探测网设计为40m×80m,依据下1、下5及下10煤层底板富水异常分布图,解释下1、下5煤底板的富水性主要集中在测区的北部,与火烧区范围高度一致,而下10煤层底板富水性极不均匀,仅在测区北部煤层露头附近,受砂岩裂隙的影响,接受降水补给形成零星砂岩裂隙富水区。该解释成果经矿方钻孔验证,结论基本可靠。 相似文献
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采煤造成黄河流域一带生态环境问题日趋严重。为了探明采煤扰动对黄河流域一带土壤因子及微生物群落的扰动特征,阐明采煤沉陷边缘区域与未开采区域土壤微生物群落的差异性,以内蒙古上湾煤矿为研究区,选择以沉陷边缘区作为起始区域(HD),向未开采区进行等距取样。选择距沉陷边缘区150(D1)、300(D2)、450(D3)、600(D4)及750 m(D5)作为采样点,测定营养指标、土壤酶及土壤C∶N∶P化学计量特征3种土壤因子和微生物群落特征。结果表明,边缘沉陷区与未开采区土壤因子及微生物多样性的差异主要集中在距边缘沉陷区较近(小于300 m)的未开采区。在靠近边缘沉陷区,全氮、土壤有机质含量以及细菌丰度产生不同程度下降,速效钾、碳氮比(C/N)、蔗糖酶及磷酸酶活性有不同程度上升。群落组成方面,酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度在未开采区随距离呈现先增大后降低趋势,绿弯菌门(Chloroflexi)表现为边缘沉陷区高于未开采区;Phaeosphaeriaceae、毛壳菌科(Chaetomiaceae)相对丰度表现为边缘沉陷区显著高于未开采区。研究发现,边缘沉陷区对未开采区的影响主要集中... 相似文献
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宁夏石嘴山矿区位于西部黄河流域,其煤矿采空区沉陷导致地表生态和环境问题频发,对其采煤沉陷分析将对西部黄河流域煤矿区的环境修复有一定的积极作用。为研究缓倾斜煤层采空区围岩应力与位移场演化特征,以宁夏石嘴山矿区为对象,基于FLAC3D数值模拟软件,建立缓斜煤层开采三维数值模型,计算分析采空区围岩应力、塑性区及位移变化规律,并基于两时相DEM叠加统计分析地表位移变化,与数值模拟结果进行相互验证。结果表明:地下开采引起应力重分布,采空区顶板及煤柱出现明显的应力集中现象,最大主应力呈现从煤层顶板向地表递减的变化趋势;越靠近采空区顶部的岩层垂直位移越大,随着远离采空区逐渐减少,开采完成后地表垂直位移最大值约12 m;随着采空区面积的不断增大,采空区四周及角隅处塑性区逐步延伸扩大,且以剪切破坏为主;地面沉陷盆地不对称,2个沉降中心均发生在沉陷盆地中部且偏下山方向,下山方向比上山方向影响范围更大;数值模拟计算的沉降量与两时相DEM叠加统计分析的变化量结果及趋势基本一致,研究成果可为煤炭安全开采提供参考依据,为地表沉降监测提供新方法。 相似文献
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煤炭开采引起覆岩破断及地表下沉,覆岩及地表运移规律可反映裂隙带高度的动态演化过程。因地表下沉滞后于煤炭开采,对于废弃采空区,长期压实作用导致裂隙带高度较采动期间有所降低。基于地表点下沉速度的阶段特征将裂隙带高度的演化过程分为2个阶段,第1阶段裂隙带发育对应岩层破断逐步向上传递的过程,第2阶段裂隙带高度降低对应离层及裂隙闭合、断裂岩层受压后变形回弹及破碎岩体自然压实的过程。着眼于压实作用对裂隙带高度的影响,根据煤层采厚、垮落带和裂隙带岩层变形量及地表下沉值之间的定量关系,建立了第2阶段裂隙带高度预测模型,并结合太平煤矿实测结果进行验证,采用控制变量法分析了单一因素影响下废弃采空区裂隙带高度的演化特征。结果表明：废弃采空区裂隙带高度受控于垮落带块体强度、垮落带初始碎胀系数、采动期间裂隙带高度最大值及对应的垮落带高度、煤层埋深、地表最终下沉量等因素,太平煤矿采后15 a的裂隙带高度实测值11.36～13.00 m与理论预测值12.75 m吻合度较高,模型的可靠性得到验证。最后,应用此预测模型对武安煤矿（关停矿井）2002－2003年采空区裂隙带高度开展理论计算,结合地空瞬变电磁探测确定了地面瓦斯抽采钻孔理想的终孔位置并成功开展了地面钻孔瓦斯抽采试验。 相似文献