变形测量-第六章 开采沉陷及其观测

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1、 矿山有用矿物被采出后，开采区域周围的岩体的原始应力平衡状态受到破坏，应力会重新分布，关达到新的平衡。在此过程中，使岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏(开裂、冒落等)，这种现象称为开采沉陷(Mining subsidence)。 开采损害：由于采矿工作使地上、地下建筑物、构筑物和自然对象受到损害。 开采损害的表现形式：地面沉陷损害、地面倾斜损害、地表弯曲损害、在面水平变形损害、山区地表滑移与崩塌、矿区地表水位下降。 地表移动参数的确定：(1)根据矿山地表移动实测资料获取；(2)类比法。 通常，按所采用方法的基础，地表移动预计方法可分为： （1）基于实测资料的经验方法：即通过对大量开采

2、沉陷实测资料的数据处理，确定预计各种移动变形值的函数形式和预计参数的经验公式，这种方法是当前最为可靠的一种预计方法。 （2）理论模拟方法：把岩体抽象为某个理论模型，按照这个模型计算受开采影响岩体产生的移动、变形和应力的分布情况。 （3）影响函数法：根据理论研究或其他方法确定微小单元开采对岩层或地表的影响（以影响函数表示），把整个开采对岩层或地表的影响看着是采区内所有微小单元开采的总和，据此计算整个开采引起的岩层和地表的移动和变形。此法所用参数常常根据实测资料求得。 在我国，煤矿地表移动规律的研究取得了长足进展，建立了以概率积分法、负指数函数法、典型曲线法为基础的地表变形预计方法体系，以及适合我

3、国实际情况的积分格网法、威布尔分布法、样条函数法、双曲函数法、皮尔森函数法、山区地表移动变形预计法、三维层状介质理论预计法和基于托板理论的条带开采预计法等等。其中以概率积分法的应用尤为广泛，极大地推动了“三下开采”事业的发展，使我国在该领域进入国际先进之列。1.2 允许变形值的确定 若地面各项变形的预计结果均大于或部分大于该建构筑物保护等级所允许的最大变形值，又不拟采取适当的保护措施，则建构筑物将遭到较大的损害而不能正常使用，甚至遭到破坏。若采取一些措施减小地面变形，或者采用圈梁、拉杆、打桩等加固或预加固措施保护建构筑物，则有可能保持建构筑物的完整和正常使用。 目前我国对地铁施工引起的地面沉降

4、允许值往往由专家们根据经验而定。例如，北京地铁施工规定地面任意点的下沉量均不得超过30mm；深圳地铁施工规定地面任意点的下沉量均不得超过3040mm，地面附加倾斜不得超过1/300；上海地铁总公司按上海软土层深基坑工程经验资料，根据周围环境要求，提出深基坑工程的变形控制标准分为四个保护等级。一般在建筑密集市区基坑工程施工选择一级、二级保护标准，在紧靠地铁的特殊地段选择特级保护标准，具体选择何种标准进行设计要遵循安全、经济的原则，并根据对环境的具体分析，可考虑对建筑物、构筑物、设施、地下管线采取直接保护措施，而适当降低基坑的保护要求。 然而，由于一般建构筑物对地面均匀沉降并不敏感，应该根据被保护

5、对象的保护等级要求，规定各种变形（垂直沉降、水平位移、地面倾斜、地表曲率及水平应变等）的最大允许值。文献认为，只用沉降量作为保护地面的唯一指标，往往会要求过严，从而造成施工困难，造价提高，或者达不到保护地表的要求。1作为建筑物的保护等级 级：最重要的建筑物，其损害可能带来严重的后果； 级：一般性的工厂、水塔、火车站、大型学校、大型蓄水池、较大的河床、主要的铁路及隧道等； 级：不大的住宅、二等铁路、较小的河床、不大的水池或蓄水池； 级：锚固的砖结构房屋、不太重要的金属结构物，无客运的次级铁路、公路等。2作为建筑物的损害程度的分级 级：损害很小，如不碍事的砖墙裂纹； 级：容易修复的损害； 级：严重

6、的开采损害，但不致使建筑物有毁坏或中断使用的危险； 级：建筑物需要适当加固，或采取预防措施。3作为规划矿区地表的分类 级：可靠的地表，不需对建筑物设防； 级：在此地表上，并不需要对所有的建筑物都进行局部保护，可能会出现易于修复的损害； 级：要对建筑物进行局部保护； 级：需要对采动对象进行大量加固的地表。 目前，我国尚无完整的建构筑物保护等级划分的统一规范。原煤炭工业部率先于60年代制定了我国最早的地下采矿地表建构筑物及其他地表保护对象保护等级划分规范。1985年煤炭部颁布的建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，按建筑物和构筑物的重要性、用途及受开采影响引起的不同后果，将保护等级分