山东龙郓煤业10·20冲击地压事故区域应力背景与防控研究

矿山巷道、交通隧道等地下硐室围岩稳定与岩体所处区域地应力环境息息相关。分析区域深部地应力与地下硐室走向、形状等因素的关系,有助于提前规避硐室开挖风险。文章以山东龙郓煤业10·20冲击地压事故为背景,通过地应力测量与监测工作,初步揭示了山东西部地壳浅表层现今地应力环境,结合龙郓煤业矿区附近现今地应力场特征,探讨此次冲击地压事故产生的区域应力背景,并从地应力角度提出相应的防控建议。研究结果表明:测量深度范围内主应力大小总体上与深度成正比线性关系,最大水平主应力值为3.48~20.76 MPa,随深度增加梯度为0.0182 MPa/m;最小水平主应力值为3.44~14.95 MPa,随深度增加梯度为0.0130 MPa/m;区内最大水平主应力方位为北东43°~89°,平均方位为北东75°;地壳浅表层构造作用以水平构造作用为主,但随着深度的增加,逐渐向垂直构造作用转变;龙郓煤业10·20冲击地压事故的诱发机制主要是垂向应力大于水平主应力,现今处于拉张应力环境,尤其是巷道走向平行于最大水平主应力方向;建议龙郓煤业巷道轴线与最大水平主应力方向的夹角为60°~90°,同时巷道顶板可以采用拱形顶板,确保巷道岩体稳定。

空间视觉测量相机地面检测及显示系统

为了给空间视觉测量相机的研制提供测试环境,充分测试空间视觉测量相机的功能及性能,基于相机的工作特点和实际测试需求,设计了空间视觉测量相机的地面检测及显示系统。地面检测及显示系统由一台高性能计算机、一台图像接收设备、图像显示软件和通信软件组成,适用于空间视觉测量相机单机、环境试验等多种情况测试。通信软件采取分布式设计,分为1个中心服务器软件、4个客户端软件;软件采用MFC架构,多线程方式运行,软件间采取TCP/IP协议进行通信。其中中心服务器软件负责与相机之间进行通信,通信协议为RS422;4个客户端软件分别实现对相机的指令控制、遥测数据的显示及监测、自动运行及在轨更新功能验证。经过多次单机测试及超过400 h的环境试验测试,空间视觉测量相机地面检测及显示系统运行稳定,对相机的各项功能及性能均能实现测试覆盖,能够满足相机研制过程中的各项测试及试验需求,提高了相机研制的测试效率。

某钨矿露地联采关键地压灾害监测预警研究

某钨矿形成了露地联采的开采局面,面临着井下群采空区与隔离间柱稳定性、露采边坡稳定性、露地相互影响等关键地压灾害问题。设计建设了最先进的66通道微震监测系统、测量机器人与边坡雷达等地压监测预警系统。文章详细介绍了一次典型的岩体失稳垮塌的成功预警案例。上述综合性的地压监测手段将为矿山安全生产提供重要的技术支撑。

基于现场监控量测的高地应力隧道支护方案研究

为研究高地应力状态下隧道施工围岩稳定情况,优化支护设计方案,以段家坪隧道为研究对象。根据段家坪隧道地质情况设计支护方案,进行现场试验。借助监控量测技术和FLAC3D数值模拟分析验证支护方案的可行性。研究得出高地应力隧道围岩变形分析结论及建议,为高地应力隧道施工选择合理的施工方法,制定切实可行的支护方案提供参考和依据。

富水砂层冻结暗挖法C形联络通道设计与工程实践

为解决复杂环境和富水砂层中地铁盾构叠落区间C形联络通道安全实施的问题,采用以“先下、后上、再中间”为施工工序的分部暗挖工法和与之匹配的分时间、分区域冻结辅助工法。首先,根据埋深确定各部位的冻结壁厚度及其他主要冻结参数,并对冻土进行试验,取得各层位冻土强度指标;对冻结壁进行强度验算,验算结果满足安全系数要求。其次,合理布置地面垂直及隧道内水平冻结管并采取技术措施减小交叉冻结、冻胀的影响,保证冻结效果。再次,在联络通道各部位预埋注浆管,根据解冻进程,从下至上以“多点、少量、多次、均匀”的方式进行融沉注浆,控制结构和地层沉降。最后,施工期间对冻结壁、结构、地面及周边环境状态进行监测,并根据监测数据对施工进行修正指导。结果表明:采用该冻结暗挖法施工C形联络通道安全可靠,冻结壁强度高、止水性好、冻胀融沉小,结构受力变形及对周边环境的影响均较小。

GNSS和InSAR技术在深圳市地面沉降监测中的应用

城市地面沉降是具有缓变性且不可逆转特征的地质灾害现象,已经成为影响城市经济、社会可持续发展的重要因素。为探讨利用全球导航卫星系统(GNSS)和干涉合成孔径雷达(InSAR)测量技术协调开展地面沉降监测的可靠性和精度,以深圳市为研究区域,采用多源InSAR数据和多轨、多基线、永久散射体等时间序列分析方法,通过形变监测分析提取了深圳市地面沉降的空间分布和速率信息,在重点目标区域进行了抽样监测,与同期GNSS水准测量数据进行了比对,验证监测结果的精度并分析了重点构筑物区域地面沉降与目标形变的关联性。结果表明:利用InSAR技术开展地表沉降并结合GNSS进行精度验证的方法,监测识别地面沉降区域形变速率偏差平均值为0.944 mm/a,具有较高的可靠性和准确性,同时地面沉降与重点构筑物的地形变之间相关性为0.823,研究成果可为深圳市地面沉降风险识别和防灾减灾工作提供科学参考。

地基合成孔径雷达在露天矿边坡监测预警中的应用

地基合成孔径雷达边坡监测预警系统集成了步进频率连续波和图像干涉测量技术,可以有效提高露天矿边坡监测的精度和灵活性。以某露天煤矿边坡监测应用为例,介绍了地基合成孔径雷达边坡监测预警系统的原理、参数和优势;分析了监测到的边坡形变位移和形变速度曲线。

基于PS-InSAR技术的乌鲁木齐沉降监测与分析

近年来城市化进程发展迅速,地面沉降严重。传统测量技术采用接触式测量和人工巡查等手段监测沉降,存在周期长、效率低与成本高的不足。永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar, PS-InSAR)极大地缩短了监测地面沉降的工作周期,减轻人力物力消耗,很好地解决了时间、空间去相关等问题。本文选取易获取且精度高的Sentinel1数据验证PS-InSAR技术在地面沉降监测中的应用。以乌鲁木齐市为例,求取地面沉降速率,获取地面沉降情况,对地面沉降情况进行监测。结果表明,头屯河区中部和西南部分地区地面沉降速率达50 mm/a;水磨沟区中东部分地区沉降速率在15~30 mm/a间;新市区北部沉降速率在6.5~15 mm/a间。

浅析热平衡措施对上海地区地源热泵系统换热区域温度的影响

基于上海地区浅层地热能项目多年的监测数据,分析了多个地源热泵项目运行多年后换热区域温度的变化特征,以及热平衡措施对换热区域温度的影响。分析结果表明:所监测地埋管地源热泵项目中,具备热平衡措施项目的地埋管换热区域温度基本稳定;不具备热平衡措施项目的地埋管换热区域温度基本上呈现升高趋势,出现了明显的热堆积现象。

岩溶区域周边构筑物、地面致沉及监控量测研究

岩溶地面塌陷是一个复杂而危险的地质灾害,需要采用有效的监控测量技术进行预警和预防。传统的监测测量技术包括现场测量、实测分析和形变监测等,而现代监测技术已经广泛应用于岩溶地面塌陷的监测,包括遥感技术、地震监测技术、声波测量技术、微型测震仪等。为了解决监测数据采集、处理和分析的问题,一些新技术也被引入到岩溶地面塌陷的监测中,如无人机技术、物联网技术、人工智能技术等。这些监测技术为岩溶地面塌陷的防范和减轻损失提供了有力支持,但仍需进一步加强监测数据的处理和分析,以提高预警和预防的精度和有效性。

双线近距叠交地铁盾构隧道施工技术

依托北京某地铁区间上下叠交隧道的特殊工况,从基坑降水技术、地层加固措施、掘进参数设置以及掘进技术控制四方面详细论述了此类复杂工程的施工关键技术。通过对掘进过程中地表沉降以及下行隧道结构的变形分析可知,所提出的盾构掘进方案有效地控制了上部隧道施工对下部隧道以及对既有构建物的影响,同时也为相关类似工程的建设提供了技术支持。

冰厚变化的现场监测现状和研究进展

根据湖河海冰、冰川冰资源与环境中的自然科学问题及冬季冰区结构物安全运行管理中的工程科学问题对冰厚度时空变化资料的要求,总结了现行冰厚度变化过程监测方法的适用范围和优缺点。强调目前所获数据因连续监测时间短,精度达不到毫米级,对建立和检验冰物质平衡同环境条件的预报模式提供不了强有力的支持。为此发展了新的冰厚度变化过程监测方法,它们包括直接探测冰层界面位置的接触式和利用气、冰、水电导率差异的标尺式高精度冰、雪层生消过程自动监测设备。详细描述了它们的工作原理、研究进展、适用范围和在极地海冰以及国内河冰实践获得的初步结果。

越江隧道联络通道冻结法数值计算

建立了越江隧道、冻结体及周边土体相互影响的有限元计算模型.对联络通道冻土体的受力、变形及冻土壁对隧道衬砌的影响进行了综合分析,为冻结壁的设计、控制冻结对周围环境的影响等提供定量依据,验证了冻结施工方案的可靠性.通过现场实测冻土冻胀应力、隧道变形,验证了数值模拟的计算结果.

基于分布式光纤传感技术的冻结温度场监测系统

分析冻结法凿井施工采用分布式光纤温度传感器进行温度场监测的可行性,给出了基于分布式光纤温度传感器的冻结温度场监测系统的组成、原理和光缆布设方案。通过与传统的单总线温度传感系统数据对比,其具有测量温度值准确,数据量大,系统稳定性高,布设更加方便等优点。

地铁施工沉降监测分析与控制

以北京地铁四、十号线黄庄站工程为背景、结合现场施工临控量测结果,总结了四号线黄庄站在浅埋暗挖法施工下地表及拱顶沉降产生的原因及沉降规律,并提出控制沉降的措施。对后续工程施工起到指导作用。

西部地区淹水井筒冻结法施工监测分析

为了在西部地区某矿淹水井筒冻结法施工过程中,准确掌握冻土发展情况和冻土压力对上部已有井壁影响情况,对盐水温度、冻土温度以及冻土压力进行了实时监测;通过对监测数据的整理和分析,得出了淹水井筒在冻结过程中盐水温度、冻土温度和冻土压力的变化规律。分析结果表明,测温孔和泄压孔内外测温数据的结合,能更好地掌握冻土的发展规律,井筒周围的泄压孔对冻胀压力的减小有一定的效果,淹水井筒冻土帷幕形成后,通过提高盐水温度等措施,控制了冻土过快发展,冻土压力下降并趋于平缓,指导了井筒顺利排水和开挖,并保证了上部井壁的安全。

复杂地层井筒冻结壁异常状况监测技术研究现状与展望

为了实现对复杂地层条件下井筒整体冻结壁异常状况的早期预报、过程监测、效果评价,综述了测温孔观测、水文孔观测、冻结器内纵向测温、地质雷达技术、超声波监测技术等在技术原理、检测方法、应用现状等方面的进展。以新疆塔什店煤矿副井冻结工程为典型案例,分析出目前井筒冻结壁异常状况监测技术在应用过程中存在的主要问题包括:测温孔受限于布置位置,无法准确反映远距离冻结壁局部温度异常情况;水文孔在事故井筒冻结工程当中无法布置;纵向测温法具有停冻准备时间长,测试人员多,冻结壁开窗距离推算结果偏差较大等缺点。针对此,对纵向测温监测技术、超声波监测技术、冻结壁异常状况监测体系等方面的研究方向进行了展望,提出了复杂地层条件下井筒冻结壁异常状况监测体系构思。

季节性冻土区高速铁路路基冻深研究

针对季节性冻土区高速铁路路基冻胀的最大变形量应小于5mm的严格要求,开展季节性冻土区高速铁路路基冻深的研究。在综合分析国内外相关冻深求解方法的基础上,提出采用改进的Berggren法计算高速铁路路基设计冻深的公式。该公式考虑了路基的热力特性、气象条件以及地基条件,适用于特性各异的多层土路基。运用现场监测和基于比奥固结理论的有限元仿真分析方法及改进Berggren法,对某典型冻土区段高速铁路的路基冻胀及温度场和位移场进行测量、计算和分析,结果表明:路基冻深的发展历经较浅且小幅波动、向下快速发展且达到最大、逐渐减小和浅层小幅波动等阶段;路基冻胀变形主要发生在冻深的70%范围内;该典型冻土区段最大冻深的有限元仿真计算值为1.98m,改进的Berggren法计算值为1.94m,与实际监测值1.90m的计算误差分别仅为4.2%和2.4%,表明有限元仿真分析方法和改进的Berggren法均为确定路基冻深的有效手段。

地铁车站拱盖法施工沉降监测分析及控制对策

青岛地铁3号线中山公园站位于土岩复合地层中,采用拱盖法施工,车站开挖最深约27.24 m,上层为第四系强风化花岗岩,下部为中微风化花岗岩、花岗斑岩。局部强风化厚度大,中、微风化岩面局部较陡峭,岩层接触部位易失稳。为使开挖工程顺利进行,对开挖过程地表沉降进行监测分析。结果表明:采用拱盖法施工时,导洞掌子面施工至监测断面前方20 m左右时开始出现沉降;随着掌子面与监测断面距离的减少,沉降速率不断增加;掌子面下穿监测断面时,一般沉降量为7～15 mm;穿过监测断面5～10 m时,监测点沉降速率达到最大;穿过监测断面10 m后,沉降速率开始下降;穿过监测断面20 m后,大部分监测点趋于稳定。为保证支护起到良好的控制地表沉降的作用,初期支护应在开挖后立即施作,并尽早闭合。此外,左、右导洞在开挖过程中会相互产生较大的沉降影响,监测发现左、右导洞开挖间距在2.5倍洞径左右为宜。通过监测分析,提出一系列控制对策,实践证明,这些措施是可行且有效的。

大水流地层条件下井筒冻结壁动态监控理论和技术

系统概述了大水流地层条件下井筒冻结壁动态监控4方面的全新理论研究,开发了水渗流地层温度场纵向监测和控制技术,理论分析和技术相结合能及时检测异常,避免事故,提高功效.通过工程实例,展示了监控新理论和技术在解决实际问题的成功效果.