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采空区稳定的可靠度及其影响因素的敏感性分析研究

作 者: 程涌
导 师: 侯克鹏
学 校: 昆明理工大学
专 业: 安全技术及工程
关键词: 采空区 稳定性分析 正交试验 敏感性分析 可靠度 FLAC3D 蒙特卡洛法 JC法
分类号: TD325
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要


目前我国大多数矿山,留下大量未处理的采空区。采空区的存在,严重影响了矿山的安全生产。因此,对采空区稳定性进行研究是十分必要的。影响采空区稳定性的因素很多,比如顶板暴露面积、矿柱的形状及尺寸、岩体的物理力学性质、岩体中的结构面、采空区赋存的条件、地下水、采矿时的爆破震动等等。这些因素具有复杂性和随机性,其特征是,实际情况往往难以预先知道,或者仅在某种程度上可加以预估而无确切的把握。正是由于这些不确定性因素存在,在采空区的认识中,存在较大困难。本文基于自重应力场(没有考虑构造应力),将数值模拟、敏感性和可靠度分析相结合的方法引入对采空区的稳定性研究工作中,通过研究,取得了一些有意义的成果。1、将正交设计和数值模拟相结合,基于多因素、多指标的敏感性分析思想,通过综合分析比较,将影响采空区稳定的各因素进行了排序,最后确定围岩的物理力学参数、采空区高度、顶板暴露面积和采空区埋深这几个因素在进行可靠度分析时应该予以重点考虑。2、根据莫尔强度理论,结合数值模拟分析的结果,利用多元线性回归,得出了采空区稳定的极限状态方程,基于蒙特卡洛法JC法,编制了可靠度的计算程序。两种方法计算可靠度结果一致。3、通过对可靠度的敏感性分析,得出埋深和围岩的力学参数是影响采空区稳定的重要因素,其次是采空区形状。4、在实际工程中,对于一个具体的矿山而言,埋深和围岩力学参数是相对固定的,但可以控制采空区的形状。根据埋深和围岩力学参数来确定采场结构参数,是保证安全高效采矿的关键,也是保证采空区稳定的一项关键措施。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 课题的提出及研究意义  7-8
  1.2 可靠性理论研究现状  8-10
    1.2.1 概述  8-9
    1.2.2 可靠性理论在岩土工程中的应用  9-10
  1.3 敏感性分析研究现状  10-11
  1.4 采空区稳定性研究现状  11-14
    1.4.1 围岩稳定和围岩压力理论的发展和现状  11-12
    1.4.2 采空区稳定性研究方法  12-14
  1.5 本文研究的内容及技术路线  14-15
第二章 采空区稳定性影响因素敏感性分析  15-29
  2.1 影响采空区稳定的因素  15-17
    2.1.1 围岩的物理力学性质  15
    2.1.2 采空区形态  15
    2.1.3 采空区埋藏深度  15-16
    2.1.4 地质构造  16
    2.1.5 水文地质  16
    2.1.6 外力作用  16-17
  2.2 敏感性分析方法  17
  2.3 交试验设计  17-19
    2.3.1 指标的选取  18
    2.3.2 因素、水平和正交表的选取  18-19
  2.4 FLAC~(3D)数值模拟软件介绍  19-20
  2.5 计算模型  20-21
    2.5.1 基本假设  20
    2.5.2 计算域  20-21
    2.5.3 边界条件  21
  2.6 试验方案及结果  21-24
  2.7 试验结果分析  24-28
    2.7.1 直观分析  24-25
    2.7.2 综合分析  25-28
  2.8 本章小结  28-29
第三章 岩石力学随机参数统计分析  29-43
  3.1 概述  29
  3.2 概率分布类型及其选择  29-37
    3.2.1 概率分布类型  29-33
    3.2.2 概率分布类型的选择  33-37
  3.3 参数估计  37-40
    3.3.1 矩估计法  37-38
    3.3.2 最大似然估计法  38
    3.3.3 Bayes估计法  38-40
  3.4 分布类型的检验方法  40-43
    3.4.1 χ~2检验法  41
    3.4.2 K-S检验法  41-43
第四章 采空区稳定的可靠度分析计算  43-55
  4.1 可靠度的基本概念  43
  4.2 可靠度的计算方法  43-46
    4.2.1 一次二阶矩法  43-45
    4.2.2 JC法  45-46
    4.2.3 蒙特卡洛方法  46
  4.3 极限状态方程的建立  46-48
  4.4 可靠度的计算  48-54
    4.4.1 蒙特卡洛法  48-53
    4.4.2 JC法  53-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章 可靠度影响因素的敏感性研究  55-69
  5.1 随机变量分布参数对可靠度的影响  55-64
  5.2 随机变量对极限状态方程的影响  64-67
  5.3 结果讨论  67-69
第六章 工程应用  69-70
  6.1 采空区稳定性评判及处理措施  69
  6.2 采场结构参数的确定  69
  6.3 顶板极限暴露面积的确定  69-70
第七章 结论及展望  70-72
  7.1 结论  70
  7.2 展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-76
附录  76-84

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山压力与支护 > 矿山压力与岩层移动 > 岩层移动
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