中国矿业大学变形监测整理

1、word变形监测与沉陷工程学第一章1.变形监测的概念和意义.变形：变形体在 外力作用 或力平衡受到破坏 情况下,物体在 形状,大小,空间位置 等方面 变化的空间状态和时间特征.变形的分类：1自身形变伸缩,错动,弯曲,扭曲2刚体位移整体平移,整体转动,整体升降,整体倾斜意义：1科学意义2使用意义2 .变形监测的特点.1精度要求变化大2重复观测周期变化大3综合运用各种观测方法4数据处理要求高5多学科的配合3 .变形观测手段：1测量2专门测量3摄影测量与遥感4空间测量方法第二章1 .岩石的物理性质.质量指标：1岩石的密度2相对密度体积指标1空隙性2碎胀性与碎胀系数1 / 17word水理性质1含水性

2、2吸水性3透水性4软化性5抗冻性6膨胀性2 .物体上任一点的绝对或相对位移,线性尺寸的变化,称之为该物体的变形.3 .建筑物变形的特征表现：建筑物的沉降,倾斜,位移,裂缝,挠曲4 .建筑物变形按类型分静态变形动态变形.速度分长周期变形短周期变形瞬时变形5 .大坝变形的影响因素1水位因子2温度因子3时效因子6 .地下水开采引起地面变形的因素1含水层水位变化的影响2地层性质与结构影响3地面位置的影响4时间的影响第三章1.平面监测网布设形式：三角网边角网三边网导线网GPS网等变形监测网三类点：基准点工作点变形监测点两种等级：首级次级2 / 17word布网原如此：1变形观测网应为独立限制网.2变形观

3、测限制点应埋设在沉降围外,同时也不能将基准点布设在网的边缘.3布网图形的选择与变形体的形状相适应.2 .沉降监测网一般布设为符合网或闭合网.3 .变形监测网的特点：1精度高,速度快.2监测网数学模型包括静态和动态几何模型.3变形监测网需要有足够的灵敏度和可区分性.4经济性和高质量.一定周期复测4 .优化设计四类分类法1零类优化设计基准设计坐标系统和数据2一类优化设计构形问题3二类优化设计观测权的分配问题4三类优化设计网的改进和加密问题5 .观测目的：1检查施工2监控建筑物平安3研究变形1. 大坝主要检测容.水平位移检测近坝区岩体水平位移检测,坝体外表横向和纵向水平位移检测.竖向位移检测近坝区岩

4、体竖向位移,坝体竖向位移检测.2. 桥梁变形观测设计与实现.检测容：(1)主缆线性检测 2风力效应检测 3温度效应检测 4交通荷载效应检测第四章3 / 17word1.原始实测值可靠性分析1观测资料的整理和整编检核,数据表填写,分布图的绘制2原始资料统计分析3原始实测值得逻辑分析一致性分析相关性性分析第五章1 .均匀沉降对建筑物没有影响,造成建筑物损坏的沉降为不均匀沉降.2 .建筑物倾斜原因：1土层厚薄不均,软硬不均2勘察不准,设计有误,基底压力大3建筑物重心与基底的形心偏离过大4地基土软弱,根底埋深小3 .建筑物纠偏原如此：1情况做周密的调查2分析倾斜原因3临时加固处理4增强观测,在建筑物上

5、多设观测点5假设地基土尚未完全稳定,采用“锚杆静压桩制止进一步沉降6考虑地基土的剩余变形,纠偏导致根底对沉降的影响4 .建筑物纠偏方法：1顶升纠偏：托换法 补偿法2迫降纠偏：掏土迫降加压抽水浸水3综合纠偏：顶升迫降 混合迫降 卸载牵拉纠偏5 .大坝1土石坝2混凝土坝,浆砌石坝：重力坝拱坝 支墩坝6 .大坝破坏原因：1自然因素2对大坝的勘测,规划和设计中,难免有不符合客观实际之处,大坝本身存在不同程度的缺陷和弱点4 / 17word3施工质量较差,造成大坝中存在不同程度的隐患4治理不善,使大坝遭到人为和生物的破坏7 .大坝检测的意义1与时预防事故发生,保证工程平安2通过观测验证,有利于设计理论水

6、平的提升3掌握水情和工程变化规律,为正确治理提供科学依据4早起做好防治工作,以延长大坝的寿命和保证平安使用5限制施工进度,保证工程质量8 .大坝检测工作的根本要求1巡视检查2仪器观测3资料分析9 .大坝维修：经常性的1养护修理2岁彳t 3大修4抢修原如此：1经常性养护2随时维修3养重于修4修重于抢10 .地表沉降的危害：1毁坏建筑物和生产设施2不利于建设事业和资源开发3造成海水倒灌11 .地下水人工回灌条件：1水文地质条件2回灌水源条件温度和浑浊度3回灌方案经济可行性12 .地下水回灌方法：1地面入渗法2管井注入法13 .滑坡：斜坡岩土体沿连续的破坏面向下滑移的过程和现象.14 .滑坡的影响要

7、素：1作用力：岩土体重力的影响5 / 17word动水压力和静水压力影响黏土和黏土岩膨胀力的影响地震力的影响2人类活动：高边坡排水工程和灌溉工程修建道路开挖斜坡开山炸石放炮震动在斜坡上人工加载15 .边坡滑移的预测预报：1仪器检测法2实验数据法3检测数据法16 .边坡防治举措：1减少下滑力,增大抗滑力2增大边坡岩体强度3人工建造支挡物第六章1 .岩层移动：矿体地下开采 围岩的重力平衡状态受到破坏,应力重新分布,直到新的平衡.2 .岩层破坏的形式：弯曲 垮落滚动 片帮煤的挤出 岩石沿层面的滑移 底板岩层的隆起3 .岩层移动破坏形成3带1垮落带：工作面开采到达一定宽度时引起上附岩层顶板垮落的岩层移

8、动区域.分区性破碎程度的变化碎胀性可压缩性6 / 17word垮落带高度主要取决于采出厚度和上附岩层的碎胀系数导水又导沙2裂缝带：在采空区上附岩层中产生裂痕,离层与断层,但忍保持层状结构的那局部岩层导水不导沙导水裂缝隙带高度与岩性密切相关3弯曲带：裂缝带以上至地表的区域岩层保持整体性和层状结构,隔水性好移动过程连续而有规律,不存在或极少存在离层裂痕在竖直面,各局部的移动值相差很小当开采深度大时,弯曲带高度远大于导水裂缝带宽度2.在水体上采煤时,将采动岩体底板分为三代1底板采动导水破坏带2底板阻水带3底板承压水导升带3 .地表移动：地下采空区到达一定围时,岩层移动开展到地表,使地表移动和变形.4

9、 .地表变形主要有一下3种形式：1地表移动盆地2裂缝与台阶3塌陷坑漏斗式,井式,坛式5 .塌陷坑出现的原因:7 / 17word1急倾斜煤层浅部开采,煤层露头处,露头煤柱抽冒形成.2浅部开采厚度大的煤层,采用房煤柱式或水力采煤时,由于开采厚度不均匀,导致覆岩层破坏高度不同,使地表产生漏斗 状塌陷坑.3在含水层下采煤时,导水裂缝带波与水体,使水沙溃入井下,从而产生塌陷坑.4开采影响老窖,溶洞等,使岩溶塌陷,在地表形成塌陷.6 .地表移动盆地是在工作面推进过程中逐渐形成的.动态移动盆地：在工作面推进过程中形成的盆地.地表下沉盆地平底：地表下沉值将不再增加,而形成的最大下沉区域.7 .开采的充分性.

10、1充分采动：使地表下沉值到达该地质采矿技术下应有的最大值的采空区面积为临界开采面积.2超充分采动：当地表到达充分采动后,开采工作面再继续推进时,地表将有多个点的下沉值到达该地质采矿条件下应有的 最大下沉值.3非充分采动：当采空区尺寸小于该地质采矿条件下的临界开采尺寸时,地表最大下沉值到达该地质采矿条件下应有的最大 值.8 .地表移动盆地主断面：在地表移动盆地,通过地表最大下沉点所作的沿煤层走向或倾向的垂直断面.9当地表到达充分采动时,垂直于充分采动方向的主断面有无数个.10.地表移动盆地主断面的特征：1主断面上地表移动盆地的围最大.2在主断面上地表移动最充分,移动量最大.3在主断面上,不存在垂

11、直于主断面方向的水平移动.11.描述地表移动盆地形态和围的角量参数:8 / 17word1边界角：在充分采动或接近充分采动的条件下,地表移动迪主断面上盆地边界点至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧 的夹角.2移动角：地表移动盆地主断面上三个临界变形值中最外的一个临界变形值至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角.3裂缝角：在充分采动或接近充分采动的条件下,在地表移动主断面上,移动盆地最外侧的地表裂缝至采空区边界的连线与 水平线在矿柱一侧的夹角称为裂缝角.4松散层移动角5充分采动角：充分采动的条件下,在地表移动盆地的主断面上,移动盆地平底的边缘在地表水平线上的投影点和同侧采空 区边界连线与煤层

12、在采空区一侧的夹角称之为充分采动角.6最大下沉角：在倾斜主断面上,由采空区的中点和地表移动盆地最大下沉点非充分采动或充分采动或地表移动盆地平 底中央点超充分采动在地表水平上投影点的连线与水平线之间在煤层下山方向一侧的夹角.12.开采沉陷观测站的分类:1按设置的地点分地表移动观测站：测点布设在地表,主要研究地表移动和变形规律.岩体部观测站专门观测站2时间长短分长期观测站 短期观测站3按布站形式分观测站线状观测站13.地表移动观测站的设计原如此：1观测线应设置在地表移动盆地的主断面上.2设站地区,观测期间不受临近开采的影响.3观测线的长度要大于地表移动盆地的围.4观测线上的测点应有一定的密度.5观

13、测站的限制点要设在移动盆地围之外,埋设要结实.6测点埋设要结实,设在移动围的观测点与地表同步移动.14.观测站所需要的资料：9 / 17word1设站地区的井上井下对照图和采掘方案图.2设站地区的地质和水文资料.3开采工作面设计资料.4地区井上井下测量资料5矿井或邻近矿区 已有的开采沉陷资料.15.沿着走向主断面设置的观测站称之为走向观测线,沿着倾向主断面设置的称之为倾向观测线. 16.地表移动观测站的设计容：1目的和任务2设站地区的地形,地物与地质采矿条件.3开采沉陷参数.4观测线位置长度确实定,测点与限制点数目,位置与其编号.5工作测点和限制点的构造,测点与限制点数目,位置与编号.6观测容

14、与所用的仪器,与矿区限制网的连接方法,精度要求,连测的起始数据,定期观测时间方法与精度要求,有关地表 采动影响的测定,编录方法.7经费预算.8观测成果的整理方法与分析步骤,所要获得的成果.17 .观测站设计图包括观测站设计平面图和剖面图.容1设站地区的地形,地物,地质构造,岩层柱状,煤层产状.2已有的和新设计的采区巷道.3现有的和新设计的保护煤柱轮廓线.4观测线的平面位置,沿滚测线的断面图.18 .观测站设计包括：测站位置,观测线长度,观测点数与密度确定.19 .观测站中埋点的要求：1在观测期间能可靠保存,并和地表结实结合,不受冻土影响.10 / 17word2便于观测.3费用低.20 .地表

15、移动观测站的观测工作：1连接测量：确定观测站与开采工作面之间的位置关系.2全面测量：确定观测点的初始位置与高程.3日常观测工作：首次和末次全面观测之间恰当增加的水准测量工作. 21.观测站成果整理：1地表移动盆地的围,形状,大小,以与各种角值参数.2地表移动盆地主断面上的移动变形分布与其特征,移动变形最大值与其位置.3工作面推进过程中移动变形的开展过程与其相应地表移动动态参数.4地表移动过程中,地表移动速度变化与工作面的相应关系.5地表移动各个阶段的延续时间与地表移动延续总时间.6工作面开始回采到地表开始下沉的时间.7地表移动预测参数.22 .覆岩移动变形监测的方法：1巷道观测法：在采场上方一

16、定距离的巷道设计观测站,观测地下开采后的巷道的移动变形.2钻孔观测法：在采场上部设置钻孔,在钻孔不同层位上设置观测点, 通过观测点的移动变形,从而获得覆岩移动变形规律.23 .地表沉陷规律：地下开采引起的地表移动和变形的大小,空间分布形态与其与地质采矿条件的关系.24 .地表移动规律的前提条件：1深厚比 H/M 30o2地质采矿条件正常,无大的构造,采用正规的采煤作业.3单一煤层开采,不受邻区开采影响.25 .地表沉陷规律的特征点：1最大下沉点0,此点的下沉值最大.2移动盆地边界点A、B,其下沉值为零,可根据边界角确定边界点A、Bo11 / 17word3拐点E,即移动盆地主断面上下沉曲线凹凸

17、变化的分界点,即曲率为零的点.拐点的位置一般位于采空区边界上方略偏向采空区侧.26.非充分采动27.充分分采动:(1)下沉曲线上最大下沉点 O的最大下沉值已到达该地质采矿条件应有的最大值.(2)倾斜、水平移动曲线没有明显变化,仅仅最大值到达该地质采矿条件下最大值.(3)在最大下沉点O处,水平变形和曲率变形值均为零,在盆地中央区出现了两个最大负曲率和最大压缩变形值,位于拐点 和最大下沉点O之间.(4)拐点E的下沉约为最大下沉值的一半.512 / 17word28.超充分采动：1下沉盆地出现平底,各店下沉值近乎相等,并到达该地质采矿条件下的最大值.2在平底区,倾斜、曲率和水平变形均为零或趋于0,各

18、种变形主要分布在采空区边界上方附近.3最大倾斜和最大水平移动位于拐点处；最大正曲率、最大拉伸变形位于拐点和边界点之间；最大负曲率、最大压缩变形位Bmg|sg|njgMd|agMMBH29.倾斜非充分采动时:13 / 17word1下沉曲线、倾斜曲线和曲率曲线：下沉曲线上山局部的下沉曲线比下山的要陡,围要小；最大下沉点向下山方向偏离；下 沉曲线的两个拐点偏向下山方向.2水平移动曲线：随着煤层倾角的增大,指向上山方向的水平移动值逐渐增大.3水平变形曲线：最大拉伸变形在下山方向,水平变形为零的点与最大水平移动点重合.4水平移动曲线和倾斜曲线、水平变形曲线和曲率曲线不再相似.30 .矿山开采沉陷的主要

19、影响因素：1覆岩力学性质、岩层层位的影响.2松散层对地表移动特征的影响.3煤层倾角的影响.4开采厚度与开采深度的影响.5开采尺寸大小的影响.6重复开采的影响.7开采方法与顶板治理方法的影响.31 .煤层倾角的影响.马鞍形-抛物线-椭圆形-塌陷漏斗第八章 1.有限单元法：将具有无限多个自由度的连续体理想化为只有有限个自由度的单元集合体.优越性在于：处理复杂介质、复杂的结构、复杂的边界条件与荷载条件. 2.有限元的分析步骤：14 / 17word1岩体离散化2选取位移模型式3计算等效节点力4整体分析.3.有限单元法中从地质模型到计算模型的过渡：1预测区工程地质岩组柱状分析.2预测区工程地质剖面分析.3对预测剖面垂直层理方向进展剖分.4计算模型围的划定.5边界条件确实定. 4.边界单元法：与有限单元法相