砂土地层倾斜地表直筒型塌陷机制研究

为探究偏压对土洞发育的影响机制,在极限平衡法和合理拱轴线的基础上,推导了砂土地层偏压地形下直筒型塌陷覆盖层临界厚度计算公式。通过开展以坡面倾角为主变量、结合填土高度和含水率变化的单因素试验,来论证公式的合理性以及揭示不同因素对倾斜地表下塌陷覆盖层临界厚度的影响机制。结果表明:偏压地形下砂土地层直筒型塌陷的覆盖层临界厚度与土体性质、坡度等参数有关;随坡度增大,覆盖层临界厚度减小,地表塌陷历时缩短;覆盖层临界厚度随含水率增大而减小;土体性质对砂性土覆盖层临界厚度的影响大于坡度等外部因素的影响。该研究成果可为解决平面应变条件下的砂土地层地形偏压工程问题提供试验依据。

浅埋薄表土层特厚煤层强制放顶条件下主要地裂缝演化规律实测

黄河流域是我国重要的生态屏障,也是我国重要煤炭基地集中区,生态保护与煤炭开采矛盾在此处异常突出。晋北煤炭基地具有典型浅埋薄表土层特厚煤层坚硬顶板的埋藏条件普遍采用强制放顶技术进行煤炭资源生产,但鲜见相关地理及技术条件下的地表主要裂缝演化规律研究,地表主要裂缝的产生制约着此类矿井生态保护与煤炭开采协同发展。为此,针对该条件下地裂缝的演化规律进行了实测研究,得到:①主要裂缝产生于开采边界,表现为先张拉、后上下错动且裂缝上部与下部脱离、上台阶下方会出现空洞。②工作面“见方”时,开采各边界主要裂缝发育情况类似,“见方”后,关键层按循环爆破步距(20 m)的3倍周期垮落,两侧巷道上方地表主要裂缝也按60 m“跳跃式”发育。③工作面正上方主要裂缝宽度及高差始终小于其他3处开采边界的主要裂缝,且闭合速度每隔一个放顶步距发生一次改变。④深(采深)厚(采厚)比较小、表土层薄时易造成对地表破坏最严重的边界不可自修复大裂缝,且裂隙带直达地表,绝大多数主要裂缝处于采场边界内,裂缝闭合周期更短,约9 d。⑤110和N00工法及错层位等无煤柱开采技术可扩大均匀沉陷区范围,缓解边界台阶裂缝损害,有利于源头治理和节省成本。

工程地震中的场地分类方法及适用性评述

文中对工程地震中常用的场地类别划分方法分两类进行了对比分析。一类为结构抗震设计规范中用于确定场地影响的标准化方法,主要介绍了中国、美国、欧洲及日本抗震规范中的场地类别划分方法、分类指标,对比分析了各指标(如剪切波速、覆盖层厚度等)存在的问题,并对中国新一代抗震规范中场地条件的划分提出了建议。另一类为地震危险性预测中确定场地影响的区域性的场地类别划分方法,主要介绍了目前研究较多的基于地质、地形、地貌等特征,并与抗震规范中的场地分类指标(一般剪切波速居多)建立对应关系进行区域性场地类别划分的宏观方法,同时还介绍了利用强震记录反应谱进行场地分类的方法。最后讨论了各自的优势、局限性以及适用范围。

黄土场地覆盖层厚度和地形条件对地震动放大效应的影响

针对黄土地区场地条件的特点分析研究了场地覆盖层厚度和地形因素对地 震动放大效应的影响规律。通过对大量实际算例的归纳统计，给出了一种定量评价场 地覆盖层厚度及地形因素影响的经验方法。为黄土地震灾害预防及减轻技术研究提 供了参考依据。

基于概率积分法的横河煤矿巨厚松散层下开采沉陷预测分析

煤炭资源开采产生的沉陷变形会对土地资源造成严重破坏,因此针对巨厚松散层下煤炭开采产生的地面沉陷变形分布规律的研究具有十分重要的意义。以山东济宁横河煤矿为例,运用概率积分法分别建立了主断面和采区任意点的预测模型,预测了2#、3#煤层先后开采后地表下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形等特征。预测结果显示,横河矿区下沉面积为78hm2,最大下沉值达到9.987m,与现场调查的实际情况基本吻合。由于横河矿区由巨厚松散层覆盖,相比一般采矿条件下,地表沉陷具有地表下沉系数较大、地表最大下沉值较大、水平移动系数和水平移动值较正常值偏大、沉陷范围大、拐点偏移距较小等特点。

汶川地震远震区黄土场地地震反应特征分析

在实际场地钻孔资料的基础上,选取和构造45个有代表性的典型场地剖面,利用一维等效线性化波动方法,计算各个场地在三种不同强度地震动输入下的地表加速度反应。结果表明:(1)在远场地震动作用下,黄土场地PGA较大,反应谱平台范围较宽,集中在0.2~0.6s;(2)随着黄土覆盖厚度的增加,PGA减小,但对于自振周期大于一定范围的结构物震害加重;(3)对于无地形影响的厚层黄土地区,当黄土厚度在20~100 m时,随厚度的增加,反应谱下降段谱值增大1.1~1.4倍,特征周期放大1.1~1.25倍。

厚覆盖层条件下地下采矿引起的地表变形陷落特征模型试验研究

以某金属矿山为原型,运用地质力学模型试验,深入分析了厚覆盖岩层条件下地表变形陷落随不同开采水平的变化规律、不同开采水平下地表变形陷落范围的变化规律以及地表变形陷落随时间的变化规律。试验采用数码相机数字化近景摄影测量方法来量测采矿过程中地表及上、下盘岩体中的位移。本试验模拟了复杂的地质条件和自然崩落法的采矿过程。地表最大下沉位移主要集中在断层F1,F4之间的区域。采场顶板围岩具有明显的流变特性,蠕变曲线具有较明显的减速蠕变阶段、稳定蠕变阶段以及变形稳定阶段。在目前开采条件下,蠕变曲线都呈变形收敛形态。相对最终稳定时的总位移量,开采完毕瞬时位移占10%～35%,减速蠕变阶段所产生的位移约占43%～72%,稳定蠕变阶段所产生的位移占15%～25%,不难发现,绝大部分地表下沉位移主要发生在减速蠕变阶段。减速蠕变阶段约为7～8 d,最终变形稳定阶段约为46～50 d。通过对试验结果的深入分析,从-270 m水平起采明显优于从-200 m水平起采。根据试验结果,所提出的最优起采深度已被矿方所采用。

冻结法施工井壁中高强高性能混凝土研制应用

为了提高矿井混凝土结构的耐久性和安全性,针对深厚表土层冻结井壁混凝土的特点,采用优化方法,对深厚表土层冻结井壁高强高性能混凝土进行了配合比设计,研究了高强高性能混凝土的拌合物性能、力学性能、干缩、绝热温升和抗渗、抗冻、抗氯离子渗透性能。结果表明:制备的高强高性能混凝土的主要技术指标能够满足设计要求,且在龙固煤矿副井井筒成功施工井筒深度367m,在郓城煤矿副井成功施工滑模套壁深度581m。

覆盖层厚度对远场长周期地震动能量特性的影响

选取汶川8.0级地震中陕西省6个台站的东西向地震动加速度记录,通过HHT计算了各条地震动和其IMF分量的Hilbert能量和输入能量,对比分析了覆盖层厚度对远场长周期地震动能量特性的影响。结果表明:随着覆盖层厚度的增加,地震动的HE峰值、输入能量和Hilbert能量平均周期T_(mE)逐渐增加;当覆盖层厚度大于400 m时,地震动能量主要分布在低频区域,具有显著的长周期特性;当覆盖层厚度为0或很小时,地震动能量主要集中在前2~3阶IMF分量中,多个IMF分量的HE峰值较大,卓越IMF分量对结构的影响较小;随着覆盖层厚度的增加,地震动能量主要集中在高阶IMF分量中,仅1~2个IMF分量的HE峰值较大,其余分量均很小,卓越IMF分量的平均周期T_(mE)和原始地震动十分接近,对结构的破坏起主导作用,应重点研究。

竖向荷载作用下厚覆盖层防渗墙竖向变形模型试验研究

我国有多座250 m甚至300 m级的超高土石坝,在设计或施工中都面临准确计算坝体防渗墙的变形和应力的问题。通过开展室内模型试验,研究防渗墙墙底接触刚度和墙-土接触面属性对混凝土防渗墙变形的影响。墙底刚性接触的防渗墙沉降明显小于柔性接触,但是刚性接触的防渗墙压应变是柔性接触的1.44倍,最大压应变均位于1/2墙高处。采用未包裹的黏土做接触面泥皮,导致防渗墙沉降和压应变增加;采用膨润土做接触面泥皮能显著降低防渗墙的沉降和压应变。相比于不考虑泥皮和采用未包裹的黏性土做泥皮,膨胀土泥皮防渗墙的最大压应变分别降低了44%和52%。

巨厚覆盖层下矿井开采风温预测与降温措施研究

为保证泉店煤矿安全生产,采用MVDSS风温预测软件,对泉店煤矿不同区域开采时风温进行了预测,结果表明,浅部和深部区域每年6至8月份风温均超限,深部区域每年9至10月份开采时风温仍超限。对不同区域影响风温的因素进行了分析,最终得出上覆岩层厚度对作业地点的温度影响高于地温对风温的影响。对于浅部区域采用非机械降温可以取得良好的效果,而深部区域需采取机械降温措施。

九寨沟M_s4.5级地震斜坡体及覆盖层的动响应分析

斜坡地形及深厚覆盖层对地震波的放大效应是斜坡失稳及建筑物破坏的关键性控制因素。通过九寨沟薛家坝高位深平硐余震监测,对九寨沟M_s4.5级地震斜坡动响应特征及覆盖层放大效应等进行研究。结果表明:山脚覆盖层及山顶平硐洞口段出现了不同程度的放大效应,且平硐由外至内,地震波的放大效应整体上呈非线性递减并最终趋于收敛。