试述地基采空区建筑地基基底应力分布与变形规律

论文导读：0附录70
摘要：煤矿资源对国民经济的进展起着重要的作用，煤矿资源的大量开采导致地面形成了大范围的采空区。随着对煤炭需求量的进一步增加，“三下”采煤（建筑物下，铁路下，水体下）活动逐渐活跃起来，“三下”采煤引起了地表的移动变形，破坏了地表已有建筑物，给人民的生命财产安全带来严重威胁。同时，由于建筑用地不足，一些工业厂房及民用建筑不得不建立在老采空区之上，使得部分老采空区出现了活化，引起了地表移动与变形，影响了新建筑物的正常利用。而如何减轻开采沉陷损害，有效保护地表建筑物的关键是要明确采动下的建筑地基基底应力的分布与变形情况。为此本论文开展采空区建筑地基基底应力方面的探讨，以对减轻开采沉陷损害、保护地表建筑物方面提供一定的论述依据。本论文以山东东部某煤矿采空区地质采矿条件为探讨背景，并结合相似材料模型试验，运用数值模拟的策略对采空区地基基底应力分布与变形规律进行有限元仿真浅析。根据采空区实际地质情况，建立二维平面应变模型，采取“生死单元法”对煤层进行分步开挖，并采取增量有限元法对其进行非线性求解。将模拟的地层应力结果与相似材料模型试验应力结果进行比较，以验证其模拟的正确性与可行性。系统地探讨了不同条件下动态开采的地基基底应力变化规律及地表变形情况，并通过浅析模拟结果，得出地表变化区与采深、开挖距离的联系式。根据损伤力学论述并采取神经网络算法对地基进行了损伤浅析。基于本论文的探讨结果，可对采空区建筑的抗变形设计，有效减轻采动损害提供一定的论述指导。关键词：采空区论文数值模拟论文动态开采论文地基基底应力论文地表变形论文地基损伤论文
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Abstract8-9
第一章 绪论9-17

1.1 本课题探讨的目的及作用9

1.2 开采沉陷探讨近况及有着不足9-12

1.3 采空区地基基底应力探讨近况及有着的不足12-13

1.4 本课题探讨内容及结构13-17

1.4.1 探讨内容14

1.4.2 探讨结构14-17

第二章 采矿基地及模型试验17-25

2.1 探讨区概况17

2.2 试验设计及试验结果17-23

2.1 试验模型的设计17-19

2.2 应力监测点的布置19-20

2.3 试验的结果20-23

2.3 结论23-25

第三章 有限元模型的建立与求解25-31

3.1 ANSYS 浅析软件介绍25

3.2 计算模型的设计25-28

3.3 计算模型的求解28-31

3.1 模型的建立及尺寸的确定28

3.2 网格的划分28

3.3 模型边界条件的设定28-29

3.4 采空区的开挖29

3.5 施加荷载29-30

3.6 模型求解及结果后处理30-31

第四章 采动对地基基底应力分布规律与地表变形规律数值模拟探讨31-61

4.1 采空区动态开挖应力结果浅析与比较31-38

4.2 地基基底应力分布规律探讨38-46

4.

2.1 不同因素下的基底应力分布规律探讨38-42

4.

2.2 动态开挖影响下基底应力分布规律探讨42-46

4.3 采动地表移动变形规律探讨46-49
4.

3.1 地表竖向沉降变形46-48

4.

3.2 地表水平移动变形48-49

4.4 采动对地表影响范围探讨49-55

4.1 地表三区的划分49-50

4.2 采动对地表影响范围浅析50-52

4.3 公式的拟合与推导52-55

4.5 地基损伤规律探讨55-58

4.6 结论58-61

第五章 结论与展望61-63

5.1 主要结论61-62

5.2 展望62-63

参考文献63-69
致谢69-70
附录70