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山西大同煤矿地应力测量及其地应力场反演分析

专 业: 岩土工程
关键词: 大同煤矿 围岩稳定性 地应力测量 地质构造 反演 有限元数值模拟
分类号: TD311  TD326
形 态: 共 81 页 约 53,055 个字 约 2.538 M内容
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内容摘要


随着地下空间技术的迅速发展,地下工程不仅数量越来越多,而且规模也日趋大型化,同时埋藏深度也越来越大,因此,地下工程的围岩稳定性问题就变得尤为突出,为工程界和理论界所关注。

解决该问题的关键在于深入认识和分析研究初始地应力场。

本论文采用空心包体套孔应力解除法,通过对山西大同煤矿地应力现场实测和矿区及其周围区域地质构造的研究,对该矿区的地应力状态,包括大小、方向及其分布规律分别进行了定性和定量的分析。

首先,通过对各测点进行套孔应力解除试验,并对试验结果进行分析处理得到各测点的地应力大小和方向。

其次,根据现有的区域和矿区的地质构造资料,运用地质力学原理对矿区的构造应力场进行了定性的分析,同时也验证了实测结果的可靠性;结合构造应力分析研究的结果和地应力实际测量结果对矿区地应力场进行深入的综合研究,得到整个矿区的地应力场分布规律。

最后,为了更好地了解大同煤矿现今地应力场状态,为设计提供依据,利用已获得的各测点的地应力大小和方向,根据实测地应力资料、工程地质资料和数理统计理论,利用ANSYS软件,采用三维有限元建立矿区的地应力场分布模型,对矿区地应力场进行反演模拟,并将有限元计算得到的计算值与实际测量值进行比较,再运用多元回归分析寻优法进行了优化计算,使计算值与实际测量值之间的误差最小,得到最优解,从而保证回归的地应力场最大限度地接近真实情况。

通过分析矿区的地应力分布规律,得到如下结论:

大同矿区地应力特点是水平主应力显著大于垂直主应力,侧压系数均大于1.5;最大水平挤压应力方向基本上为SE-NW向,但后期有所发展,均有向SSE-NNW转动的变化趋势,这种变化是对燕山构造运动时期构造应力SE-NW水平挤压应力的继承和发展。

这种地应力分布特征正是采矿工作面和回风巷道顺槽形成冲击地压的力学原因..……

全文目录


文摘
英文文摘
1文献综述
1.1地应力研究的历史和现状及其分布规律
1.1.1地应力研究历史和现状
1.1.2地应力分布的一些基本规律
1.2地应力测量原理和方法
1.2.1地应力测量基本原理
1.2.2地应力测量方法简介
1.3工程地质概况
1.3.1地层特征
1.3.2构造特征
1.3.3水文地质
1.4论文研究的主要内容及技术路线
1.4.1主要研究内容
1.4.2研究思路及技术路线
2大同煤矿地应力测量及其结果分析
2.1大同矿区地应力测量测点选取
2.2套孔应力解除法计算原理
2.3大同矿区现场地应力解除试验及应变测量分析
2.4大同矿区地应力测量计算结果
2.4.1各测点地应力计算结果
2.4.2各测点主应力赤平投影
2.5大同矿区地应力计算结果分析
3构造应力场分析
3.1各类地质构造及其形成机制
3.1.1褶皱
3.1.2断裂
3.2研究地质构造的意义
3.3构造应力场分析与地应力测量的关系
3.4大同矿区井田构造应力分析
3.4.1五矿井田地质构造应力分析
3.4.2三矿井田地质构造应力分析
3.4.3一矿井田地质构造应力分析
3.5大同煤田区域构造分析
4大同煤矿地应力场数值模拟
4.1初始地应力场的反演概述
4.1.1三维有限元方法基本思路
4.1.2三维应力场的多元回归分析原理
4.1.3ANSYS简介
4.2矿区原岩应力场模拟
4.2.1计算模型的建立
4.2.2确定边界载荷条件
4.2.3三维应力场数值模拟
4.2.4三维应力场模拟结果分析
4.3矿区地应力场特征分析
结论
参考文献
附录A ANSYS建模命令

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中图分类: > TD311 > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山压力与支护 > 矿山压力理论 > 原岩应力
其他分类: > TD326 > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山压力与支护 > 矿山压力与岩层移动 > 矿山压力观测与设备

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