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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于黏弹性理论的软基底排土场周边地表变形预测方法
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  • 作者

    王东尹立曹兰柱付一鸣张立国张春会丁春健

  • 单位

    辽宁工程技术大学矿业学院本钢矿业歪头山铁矿河北科技大学建筑工程学院国能宝日希勒能源有限公司

  • 摘要
    针对软弱基底排土场堆载引起的周边地表变形问题,本研究从层状弹性体系理论出发,深入探讨了变形现象的机理与影响。通过运用微积分思想,将排土场荷载微分,并对周边土体的作用进行了叠加,结合基底表面应力边界条件和层间界面连续条件,引入了广义Kelvin三轴蠕变模型,以更精确地描述软弱基底的变形特性,从而推导出一种具有流变特性的黏弹性基底排土场周边地表变形解法。研究中选择了本钢集团歪头山铁矿下盘排土场作为案例进行分析,通过计算预测排土场堆载作用下层状黏弹性基底地表变形情况,得到了一系列关于地表变形的定量数据,可以看出排土场周边高铁线墩台沉降uz和相邻墩台沉降差△uz会随着时间演化逐渐增大,后趋于平缓;排土场与高铁线并行段沉降为2.08mm,高铁离开排土场并行范围最大相邻墩台沉降差为0.006mm/m。与现场监测数据进行对比分析后发现,地表变形解析结果与实际情况基本吻合,从而验证了黏弹性基底排土场周边地表变形解法的有效性和合理性,且解析数值均低于规范阈值。在进一步的研究中,通过对影响排土场周边地表变形因素(边坡高度、边坡角、地表距离和时间)分析,发现了一些重要的规律性特征:排土场距离坡脚越远,周边地表变形越小,呈现出明显的反比例关系;边坡高度和角度越大,地表变形越明显;地表变形随着排土场施工时间演化,在短时间内达到峰值,之后趋于稳定。研究结果为理解软弱基底排土场堆载引起的地表变形规律提供了重要的理论依据和实践指导,同时,所提出的解决方案为类似工程项目中的地表变形管理提供了新的思路和方法,有望在工程实践中取得积极的应用效果。
  • 关键词

    露天矿排土场层状基底蠕变黏弹性周边地表变形

  • 文章目录
    0引 言
    1水平层状基底排土场周边地表变形黏弹性解法
    1.1水平层状基底排土场周边地表变形弹性解法
    1.2基底土体黏弹性本构模型选取
    1.3均质基底排土场周边地表变形黏弹性解法
    1.4层状基底排土场周边地表变形黏弹性解法
    2工程应用
    2.1现状排土场周边地表变形解析
    2.2地表变形解析解与监测系统数据对比
    2.3排土场周边地表变形预测与时空演化规律分析
    3结论
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