拉强度实施破坏判断，无法考虑从变形至破裂坍塌的动态过程，因此应以相似模拟试验结果为准。当跨度为的时候覆岩整体跨落，这个过程有限元无法模拟。本文充分结合数值模拟与相似模拟的优点模拟了采空场处理过程中的覆岩变形与地表移动规律，采用杀死单元的办法能够模拟裂隙离层的产生发展，顶板的跨落等变形过程，但是对于覆岩的整体坍塌这种断裂大位移过程有限元无能为力，需要相似模拟的完善。两种方法所得的结果基本吻合。但是相似模拟试验对弹模抗拉强度泊松比摩擦角养护与开挖时间等都考虑的不够全面。在对试验模型的测试手段以及覆岩内部应力与应变的测试上都不够合理，不能定量的将数值模拟与相似模拟的结果两者进行比较。对于类似工程，如果有严格的地表沉降控制要求，采用了定的控制措施当跨度达到时在原号矿柱处用崩落下来的含磷白云岩重新筑段沿倾向长强度跟层理样的矿柱，然后崩倒余下的矿柱崩倒的方法控制覆岩的整体跨落是可行的，覆岩被分成与两段，分别形成了压力拱，地表沉降很小，即使覆岩跨落也只是局部跨落，不会形成冲击地压。武汉大学硕士学位论文参考文献耶格,库克岩石力学基础科学出版社周维垣高等岩石力学北京水利电力出版社古德曼岩石力学原理及其应用水利电力出版社岩石力学的地质与物理基础中国地质大学出版社王仲仁,苑世剑弹性与塑性力学基础哈尔滨工业大学出版社,岩石地下工程冶金工业出版社孙钧地下工程设计理论与实践上海科学技术出版社李华晔地下洞室围岩稳定性分析华北水利水电学院澳布雷迪,英布朗地下采矿岩石力学煤炭工业出版社高磊矿山岩石力学北京机械工业出版社黄乐亭开采沉陷力学的研究与发展煤炭科学技术,刘毅地面沉降研究的新进展与面临的新问题地学前缘,李俊平,钱新明,郑兆强采空场处理的研究进展中国钼业,黄健,罗昆,刘建华在煤矿开采沉陷观测中的应用江苏煤炭,杜培军,郭达志,方涛在开采沉陷领域应用及与专业模型的结合武汉大学学报信息科学版,李永树不规则形状地下空间开挖条件下地表沉陷预计方法研究测绘工程赵德深,范学理,刘文生采煤区覆岩与地表沉陷控制技术研究及展望中国安全科学学报。，张炜土工离心模拟试验技术综述军工勘察,刘长武,郭永峰,姚精明采矿相似模拟试验技术的发展与问题中国矿业单家增,王捷,王秉海光弹物理模拟实验法在古应力场研究中的应用石油大学武汉大学硕士学位论文学报,周小文,濮家骝砂土中隧洞开挖引起的地面沉降试验研究岩土力学,麻凤海,杨帆地层沉陷的数值模拟应用研究辽宁工程技术大学学报自然科学版,徐军,郑颖人岩石力学数值分析中的些问题第六届全国岩石力学与工程学术大会论文集,中国武汉年月麻凤海,杨帆采矿地表沉陷的神经网络预测中国地质灾害与防治学报,李俊平,彭作为,周创兵等木架山采空区处理方案研究岩石力学与工程学报,孔建,缓倾斜采空场处理方案的数值模拟研究武汉大学硕士学位论文,年月,戴华阳开采影响下山区地表移动规律的研究硕士学位论文阜新阜新矿业学院,崔希民，陈至达开采沉陷位移场的有限变形分析中国矿业大学学报，蒋斌松，吴戈，沈光寒开挖引起的水平岩层及地表移动计算中国矿冶大学学报,王金庄开采沉陷若干理论与技术问题研究矿山测量，李永树,王金庄背斜构造矿层开采地面沉陷规律研究岩土工程学报,苏仲杰,于广明,杨伦覆岩离层变形力学机理数值模拟研究岩石力学工程学报武汉大学硕士学位论文张建全,闫保金,廖国华采动覆岩移动规律的相似模拟实验研究金属矿山谢兴华,高延法,邹德蕴薄层单元在覆岩离层模拟中的应用矿业研究与开发李俊平,周创兵,李向阳下凹地形下采空区处理方案的相似模拟研究岩石力学与工程学报刘长武,郭永峰,姚精明采矿相似模拟试验技术的发展与问题中国矿业林韵梅试验岩石力学,煤炭工业出版社崔希民,缪协兴,苏德国岩层与地表移动相似材料模拟试验的误差分析岩石力学与工程学报,胡耀青,赵阳升,杨栋带压开采顶板破坏规律的三维相似模拟研究岩石力学与工程学报,程圣国,罗先启,方坤河土质滑坡相似材料试验设计理论及评价方法研究地质与勘测,年第期白占平,曹兰柱,骆中洲矿山层状反倾边坡岩体移动规律的试验研究工程地质学报,年李鸿昌矿山压力的相似材料模拟试验徐州中国矿业大学出版社,戴华阳,翟厥成,胡友健山区地表移动的相似模拟实验研究岩石力学与工程学报,年月张建全,闫保金,廖国华采动覆岩移动规律的相似模拟实验研究金属矿山,戴华阳，翟厥成，胡友健山区地表移动的相似模拟实验研究岩石力学与工程学报,赵德深,苏仲杰,隋惠全覆岩离层充填减缓地表沉降实验模拟研究煤炭学报,张晓春,杨挺青,缪协兴冲击矿压模拟试验研究岩土工程学报,武汉大学硕士学位论文赵德深煤矿区采动覆岩离层分布规律与地表沉陷控制研究,博士学位论文辽宁辽宁工程技术大学，钱鸣高,缪协兴,许家林岩层控制中的关键层理论研究煤炭学报许家林,钱鸣高覆岩注浆减沉钻孔布置的试验研究中国矿业大学学报,钱鸣高，廖协兴采场上覆岩层结构的形态与受力分析岩石力学与工程学报,石永奎,李兴伟采场覆岩运动仿真系统岩石力学与工程学报,增刘天泉矿山岩体采动影响与控制工程学及其应用煤炭学报,郭惟嘉,刘立民沈光寒采动覆岩离层性确定非法及离层规律的研究煤炭学报,徐乃忠,张玉卓覆岩离层注浆控制地表沉陷技术的应用煤炭科学技术,何万龙山区地表移动规律及其变形预计山西矿业学院学报武汉大学硕士学位论文攻读硕士期间参与的科研项目向家坝水电站地下厂房输水系统进出口边坡三维数值仿真与稳定性分析，参与者湖北荆襄化工集团大峪口矿段木架山采空场处理研究，主要参与者，攻读硕士期间发表的论文采空场覆岩变形数值模拟与相似模拟研究，岩土力学，待刊中文核心期刊，源下凹地形下采空区处理方案的相似模拟研究，岩石力学与工程学报，第三作者中文核心期刊，源分类号密级编号武汉大学硕士学位论文采空场覆岩变形特性研究二四年十月研究生姓名李阳指导教师姓名职称周创兵教授学科专业名称岩土工程研究方向岩土体稳定郑重声明本人的学位论文是在导师指导下撰写并完成的，学位论文没有剽窃抄袭造假等违反学术道德学术规范和侵权行为，本人愿意承担由此产生的法律后果和法律责任，特此郑重声明学位论文作者签名年月日武汉大学硕士学位论文摘要随着人们对矿产资源的需求越来越大，采空区规模及开采深度也不断加大，由此引起的覆岩及地表变形问题也越来越严重,由此严重影响着人们的生产生活，并带来巨大的经济损失。因此对地下开挖引起的覆岩变形破坏过程与机理地表变形规律等问题进行研究具有很强的现实意义。覆岩变形与地表沉降具有非均匀非连续与大位移的特点，是个高度复杂的非线性问题。前人在这方面已经做了大量的工作，分别采用现场监测理论分析室内试验及计算机模拟等手段，对覆岩与地表变形的预测裂隙和离层的分布以及由此带来的采动损害的防护与控制等问题进行了广泛的研究，得出了许多有益的经验与结论。本论文结合横向课题湖北荆襄化工集团大峪口矿段木架山采空场处理研究，对覆岩变形进行了系列研究。主要内容及其结论如下对覆岩变形及地表沉降引发的灾害问题进行了全面而系统的调研分析，综述了目前主要的覆岩变形与地表沉降的分析手段与研究进展，特别回顾了相似模拟的研究现状及其优缺点，为论文的研究提供了基础。确定了采用有限元数值模拟与相似材料模拟作为研究木架山采空区覆岩变形特性研究手段的方案。进行了现场地质条件勘查，开展了室内单轴压缩劈裂与三轴剪切岩石力学参数试验，结合现场经验与前人研究成果，提出了数值模拟与相似模拟研究所需要的岩体力学参数。采用有限元软件分析了覆岩与地表的移动变形与破坏的规律与顶板的极限跨度，尝试了离层得模拟。研究发现，随着矿柱的崩落，覆岩跨度不断增加，引起的地表移动范围也不断增大，地表垂直沉降范围大致为跨度的倍，垂直沉降曲线始终关于最大沉降点对称水平移动的范围大于垂直沉降的范围，最大水平移动量大约为最大沉降量的，且水平移动不对称。另外，当覆岩发生整体下沉时离层主要存在于跨度两端，离层由层理剪切破坏引起。采用正交试验确定相似模拟试验中的材料配比，用云母粉模拟广泛存在于岩层中的层理，模拟了覆岩从变形到开裂跨落的全过程，描述了离层的产生过程与存在范围，分析了地表沉降规律，得出了较为可靠的覆岩极限跨度。并对试验中存在的测量误差，材料参数误差进行了分析。通过对木架山矿区覆岩变形规律的研究，我们发现，不论是地表沉降，还是覆岩内部的变形破坏，数值模拟与相似模拟结果基本是致的，并对层理的破坏模式武汉大学硕士学位论文与机理进行了深入研究。在全面了解主要的沉降预防与治理措施的基础上，对类似工程的覆岩变形提出了可行的控制方案。关键词覆岩变形数值模拟相似模拟层理离层沉降控制武汉大学硕士学位论文武汉大学硕士学位论文,