老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)

某礦區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)論文主要內(nèi)容一、研究概況二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)三、建筑物結(jié)構(gòu)抗變形措施四、結(jié)論一、研究概況 研究意義：我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使土地資源利用日趨緊張，一些建筑設(shè)施要在采空區(qū)上方或其附近建造。由于采空區(qū)的不穩(wěn)定性，會引起上覆巖層垮落塌陷，進(jìn)而影響到地表大范圍的沉陷變形，可能造成地表建筑物破壞、人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，因而，采空區(qū)上方及其附近地面建筑物地基穩(wěn)定性評價(jià)研究具有重要意義。研究內(nèi)容：通過收集建設(shè)場地地區(qū)的有關(guān)地質(zhì)采礦技術(shù)資料，對建設(shè)場地老采空區(qū)進(jìn)行了殘余沉降預(yù)測和小區(qū)的地基穩(wěn)定性評價(jià)，并提出了建筑物抗變形措施建議。1、本區(qū)地表沉陷預(yù)測模型及參數(shù)據(jù)礦區(qū)地表移動規(guī)律研究成果分析，本區(qū)地表移動規(guī)律基本符合概率積分模型，因此本區(qū)的地表移動和變形預(yù)計(jì)采用概率積分法預(yù)測模型。根據(jù)煤礦的地質(zhì)條件及開采煤層的狀況，確定本次沉陷現(xiàn)狀預(yù)計(jì)采用的預(yù)計(jì)參數(shù)為：下沉系數(shù)：q=0.8水平移動系數(shù)：b=0.25主要影響角正切：tgβ=2.2

開采影響傳播角： 拐點(diǎn)偏距：s=0.1H0二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)

然后將相關(guān)參數(shù)輸入到礦區(qū)開采沉陷預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)（MSPS），從而求出該小區(qū)已產(chǎn)生的移動變形值。小區(qū)已產(chǎn)生的移動變形最大值見表1。下沉(mm)東西方向南北方向傾斜(mm/m)曲率(mm/m2)

水平移動(mm)水平變形(mm/m)傾斜(mm/m)曲率(mm/m2)水平移動(mm)水平變形(mm/m)170012-0.16～0.22650-6～713-0.3～0.28550-8～10表1金巖相南小區(qū)已產(chǎn)生的地表移動變形最大值在對國內(nèi)其它礦區(qū)的觀測資料進(jìn)行分析的過程中，發(fā)現(xiàn)殘余下沉階段的主要預(yù)計(jì)參數(shù)如下沉系數(shù)、主要影響角正切與時(shí)間成負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系遞減，而水平移動系數(shù)等基本不變。從而總結(jié)出了以下的預(yù)計(jì)參數(shù)計(jì)算公式：

二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)下沉系數(shù)的計(jì)算公式為：

q=ae-bt

（2-1）

a=0.0286ln(D/H)+0.0395（2-2）

b=-0.1195[H/(D*m)]+0.4182（2-3） 主要影響角正切的計(jì)算公式為：

tgβ=ae-bt

（2-4）

l=2.5376(D*m/H)-0.6766（2-5）

k=0.0151(D*m/H)-0.0018（2-6）

式中：H-工作面采深

D-工作面走向長度

m-開采厚度二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià) 由于礦區(qū)地質(zhì)采礦條件的限制，還需對模型進(jìn)行一定的調(diào)整。若計(jì)算出的q和tgβ值太小，則將下沉系數(shù)、主要影響角正切的下限分別定為：0.1和1.0。

則所求值見表2和表3：編號工作面采深H/m工作面走向長度D/m開采厚度m/mabq13703492.250.03780.3620.123001672.250.02270.3230.133802602.250.02840.3410.143404432.250.04710.3770.153203852.250.04480.3740.162702452.250.03670.3600.172606132.250.06400.3960.182602122.250.03370.3530.193002822.250.03770.3620.1表2相關(guān)參數(shù)及下沉系數(shù)二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)

表3相關(guān)參數(shù)及主要影響正切值編號工作面采深H/m工作面走向長度D/m開采厚度m/mlktgβ13703492.254.7090.03021.023001672.252.5020.01711.033802602.253.9070.02141.043404432.256.7630.04251.053203852.256.1930.03911.062702452.254.5040.02901.072606132.2512.7850.07831.082602122.256.8810.02591.093002822.254.6900.03011.0二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)然后通過MSPS系統(tǒng)預(yù)計(jì)出該小區(qū)地表的殘余移動變形，見表4：下沉(mm)東西方向南北方向傾斜(mm/m)曲率(mm/m2)水平移動(mm)水平變形(mm/m)傾斜(mm/m)曲率(mm/m2)水平移動(mm)水平變形(mm/m)1800.5-0.045～0.04560-0.4～0.350.45-0.055～0.03560-0.36～0.24表4金巖相南小區(qū)殘余移動變形最大值二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià) 以上分析表明，該礦區(qū)區(qū)域從整體上來說處于穩(wěn)定階段，地表移動變形值較小，損壞等級為I,在建筑物的允許變形范圍內(nèi)，只要對建筑物采取一定的加固措施，就可保證建筑物的安全，不會使建筑物損害。

小結(jié)二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)2、地基穩(wěn)定性分析

對于長壁工作面的正規(guī)大面積開采而言，地下煤層開采結(jié)束以后經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)?shù)乇沓料葳呌诜€(wěn)定后(半年累計(jì)下沉量小于30mm)，地表的開采影響具有穩(wěn)定狀態(tài)。但若在此采空地表新建建筑物，由于新建建筑物的荷載向地下有一定影響深度，當(dāng)這個深度與地下采空區(qū)的垮落帶、斷裂帶相交疊時(shí)，就會破壞垮落斷裂帶的業(yè)已平衡的狀態(tài)，而使覆巖重新發(fā)生移動變形。 建筑物荷載影響深度，根據(jù)地基中的附加應(yīng)力和自重應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。一般講，當(dāng)?shù)鼗懈郊討?yīng)力等于相應(yīng)位置處自重應(yīng)力的20%時(shí)，即可以認(rèn)為附加應(yīng)力對該深度處的地基產(chǎn)生的影響可忽略不計(jì)。但當(dāng)其下方有高壓縮性土或別的不穩(wěn)定因素如垮落斷裂帶時(shí)，則應(yīng)計(jì)算附加應(yīng)力至10%自重應(yīng)力處，方可認(rèn)為附加應(yīng)力對該深度處的地基不產(chǎn)生多大影響。

二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)

垮落斷裂帶發(fā)育高度與建筑物荷載影響深度之間的相互關(guān)系有如下三種情況：

(a)兩者之間有一定的距離，這種情況的建筑物荷載不會影響垮落斷裂帶的穩(wěn)定性。

(b)兩者正好接觸，這種情況建筑物荷載為臨界荷載。

(c)兩者相互交叉，這種情況的建筑物荷載會影響到垮落斷裂帶的穩(wěn)定性，建筑物會受到較大不均勻沉降的影響。 因此，以建筑物荷載影響深度是否達(dá)到垮落斷裂帶發(fā)育高度為原則，來進(jìn)行建筑地基的評價(jià)和樓房建筑層數(shù)的確定。在具體計(jì)算時(shí)，考慮到計(jì)算誤差等因素，兩者之間要留設(shè)5～10m的安全保護(hù)層。二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)冒落帶高度計(jì)算公式（2-7）裂縫帶高度計(jì)算公式

（2-8）表5地基自重應(yīng)力底層序號巖土名稱層厚/m累計(jì)厚度/m容重γ/(t/m3)

各巖層自重應(yīng)力/KPa底面自重應(yīng)力/KPa1表土層65651.8117011702泥巖20852.244016103粉砂巖301152.575023604泥巖261412.359829585砂巖261672.667636346泥巖61732.4144377873號煤1.35174.351.418.93796.98砂巖12186.352.42884084.994號煤1.23187.581.417.224102.1210砂巖12199.582.42884390.12二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)建筑物荷載影響深度計(jì)算由公式（2-9）求出附加應(yīng)力系數(shù)則建筑物矩形中心處附加應(yīng)力計(jì)算公式為：（2-10）基礎(chǔ)及其上回填土的總量

基底平均壓力

基底處的土中自重壓力基底平均附加壓力二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)地基自重應(yīng)力的10%(KN/基地均布荷載(KN/基地附加壓力(KN/深度Z（m）處地基附加應(yīng)力(KN/住宅樓層數(shù)6789101112地基自重應(yīng)力的10%(KN/m2)基底均布荷載(KN/m2)122139156173190207224基底附加壓力(KN/m2)104121138155172189206

深度Z(m)處地基附加應(yīng)力σσ(KN/m2)1664.374.885.395.8106.3116.8127.328.81858.668.277.887.396.9106.5116.132.42053.562.270.979.788.497.1105.936.02248.856.864.772.780.788.796.939.62444.651.859.166.473.781.088.343.22640.947.554.260.967.574.280.946.82837.543.649.755.861.968.074.250.43051.457.062.668.354.03252.457.762.857.63453.358.161.2表6

建筑物荷載影響深度計(jì)算二、老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價(jià)

根據(jù)計(jì)算，冒落裂縫帶高度為59.81m，十二層樓房的荷載