煤矿区村庄房屋采动影响状况关系到当地民生和社会稳定，需要深入研究地表移动变形对房屋损坏的影响规律和保护措施，但目前国内外尚缺乏矿区村庄房屋损坏定量实验研究的有效物理模拟手段。为此，本文提出了基于支撑柱时序加载与三向移动定量计算的地表移动实验平台设计思路，研制了多点支撑和三向加载控制的地表移动实验平台（SPSM），构建了房屋模型“砖块（点）-砌体墙（面）-房屋（体）”多尺度的几何和力学相似理论，研究了村庄房屋模型制作工艺，并以峰峰矿区A村房屋为例进行模拟实验，制作了有底梁大跨度房屋、无底梁大跨度房屋和小跨度自然间房屋模型，定量分析了不同移动变形作用下3种类型房屋的损坏特征。实验结果表明：石膏粉与水7：1混合为骨料、酒精胶为粘结剂，可作为房屋最优模拟材料与参数配比；在同等量级地表变形加载条件下，小跨度和有底梁房屋抗变形能力较强，组合变形作用的房屋损坏程度大于单一变形；受水平拉伸变形影响，墙面出现正八字形斜向裂缝，屋顶与墙体连接处水平开裂；地表正曲率变形时，房屋墙面顶部、屋顶和窗角出现裂缝，房顶和门角裂缝易连通；揭示了屋顶裂缝宽度与地表正曲率变形呈线性正相关关系，门窗墙裂缝宽度与地表拉伸变形呈“S”型正相关关系。通过与现场实测对比，房屋裂缝发育形态和位置与模型实验结果基本吻合，验证了模拟实验平台的可靠性。自动控制的地表移动机械化模拟实验平台的研制、房屋模型制作和变形损坏实验研究成果，可为矿区建（构）筑物采动影响物理模拟和评价提供新的手段，为房屋损坏机理研究与加固维护提供参考。

1 地表移动实验平台研制
1.1 设计思路
1.1.1 测量坐标系与平台坐标系的转化
1.1.2 房屋基础变形的加载模式
1.1.3 基于支撑柱三向移动的地表变形计算模型建立
1.2 实验平台研制
2 房屋模型的相似理论构建
3 房屋实验模型制作工艺
3.1 模型实验材料准备
3.2 基于相似理论的房屋模型制作工艺
4 采空区村庄房屋变形模型实验研究
4.1 不同材料的房屋模型相似比计算
4.2 房屋模型制作
4.2.1 模型材料和参数配比确定
4.2.2 三类村庄房屋模型制作
4.3 模型实验变形加载方案
4.4 村庄房屋动态变形的定量研究
4.4.1 模型实验房屋损坏特征分析
4.4.2 采动房屋损坏现场实测情况
5 结论

阎跃观,戴华阳,朱元昊.地表移动实验平台研制与矿区房屋实验研究[J/OL].煤炭学报,1-12[2024-07-23].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2023.1767.