含水层水平帷幕注浆段地表隆起及房屋开裂变形的研究

摘要

本文依托宿州朱仙庄煤矿帷幕注浆治理项目，通过阅读理论文献、搜集地质资料、利用数值模拟进行模拟分析以及实地进行裂缝类型及特征调查，从而分析认为断层破碎带是此次注浆隆起形成的主要控制因素。主要的研究成果如下： （1）基于注浆理论以及研究区地质条件分析了浆液扩散距离及隆起抬升的影响因素。理论分析得到，地表隆起抬升与提高注浆量、延长注浆时间以及增大注浆压力有关。结合地质条件的影响得到，岩体内的裂隙及其他软弱结构面起主要控制作用。一方面进行高压渗透注浆会在软弱结构中形成脉状扩散，另一方面劈裂效应会使得软弱结构扩展从而使得地表出现隆起抬升。 （2）以断层破碎带对隆起抬升的影响作用为主要研究重点，运用数值模拟软件进行模拟分析，从竖向位移、流体运移以及地面位移这三个方面的分析得到以下结果：1）最大竖向位移均出现在断层附近，并且离两个注浆孔影响重叠区越远，峰值也越低。2）流体以断层为通道流向上覆岩土层，并且离两个注浆孔影响重叠区越远，流体运移逐渐减弱。3）地面隆起最高处分布在断层与注浆带相交的区域，并且以此为中心，隆起的程度逐渐向四周呈环状降低。这些都说明了断层破碎带是此次隆起抬升的主要控制因素。 （3）通过实地对地表裂缝以及房屋裂缝进行调查分析，从长度、宽度以及发育位置总结了裂缝的类型和特征，从裂缝的发育形状、裂缝的高差特征以及裂缝发育的规律论证了裂缝与注浆施工的相关性。总结了裂缝发育程度和帷幕墙与断层交叉部位之间的位置关系：越靠近交叉部位，地表裂缝宽度大、密度大且地表错动明显。越靠近交叉部位房屋裂缝的发育部位基本相同，裂缝的宽度越大。所以综合分析得到断层破碎带是此次注浆隆起抬升的主要控制因素。

目录

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致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1注浆技术发展现状

1.2.2注浆模拟试验研究现状

1.2.3注浆理论研究现状

1.2.4断层带注浆研究现状

1.2.5注浆隆起效应研究现状

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

2 研究区地质环境条件

2.1 自然地理概况

2.1.1 位置及交通

2.1.2 气象、水文

2.2 地形地貌

2.3 地层岩性

2.4 地质构造

（2）断裂构造

2.5 水文地质条件

2.6 煤层赋存情况

（1）含煤性

（2） 可采煤层

3 注浆隆起的影响因素分析

3.1 渗透注浆理论概述

3.2 渗透注浆引起隆起的因素分析

3.2.1影响浆液扩散半径的因素分析

3.2.2 地质条件对渗透注浆抬升隆起的影响

3.3 劈裂效应引起隆起抬升分析

3.4 地质条件对劈裂注浆抬升的影响

3.5 本章小结

4 注浆隆起效应数值模拟

4.1 FLAC3D软件介绍

4.2 模拟研究区域选择

4.3 模型建立及网格划分

4.4 边界条件及参数设置

4.5 计算结果分析

4.5.1竖向位移变化特征

4.5.2 流体运移变化

4.5.3 地面位移变化特征

4.6 本章小结

5 裂缝类型及特征调查

5.1 民房裂缝的类型及其特征

5.2 裂缝与注浆施工的相关性

（1）根据一般的注浆施工引起地表抬升的规律：在地表抬升带范围内，地面一般会产生隆起与裂损的迹象，出现纵向长条和网格状、树枝状分叉裂缝，靠近注浆区域一侧地表抬升，与另一侧形成明显的高差

（2）地表抬升除了会引起地面裂缝外，同样会对地表抬升带范围内房屋建筑物产生损害影响

5.3 民房损坏等级划分

（1）民房损坏等级划分标准

（2）建筑物损坏情况

5.4 调查总结分析

5.5 房屋开裂的其他可能原因分析

5.6 本章小结

6 结论及展望

6.1 结论

6.2 研究展望

参考文献

作者简历

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