抚顺西露天矿南帮主滑体空间形态测定及变形机理研究

摘要

抚顺西露天矿自开采至今，已逐渐形成了亚洲第一大的深凹露天矿，近几年，南帮边坡出现了较大的变形和下滑，通过地质勘探、现场位移监测等研究手段，确定了南帮整体潜在滑移区域，东部以F5断层为界，南部以千台山裂缝为界，但西部边界尚未确定。因此尽快通过有效的监测手段确定出南帮主滑体的西部边界形态，对西露天矿南帮边坡的防治与治理都有重要的意义和作用。 本文以抚顺西露天矿南帮边坡工程为研究背景，在对西露天矿原有地质资料收集和整理的基础上，建立了矿区的真三维地质模型。经过现场的踏勘，充分考虑现场的地质条件，在西南帮裂缝的两边建立了一套IMS微震监测系统。由卫星监测、现场测量和微震监测三种手段的协同监测，确定出了主滑体西部边界形态，进而标定出南帮主滑体的形态。建立了西露天矿南帮力学计算模型，通过力学计算，对南帮变形机理进行初步分析。本文开展的主要研究工作如下: (1)收集西露天矿已有的地质资料，并对资料进行整理。运用三维建模软件对西露天矿的地表、主要地层层位、断层、弱面以及地表油厂等主要建筑进行三维建模。 (2)经过对西南帮边坡的现场勘查，在充分考虑现场条件的基础上，对微震监测方案进行优化，在裂缝两边分别布置了单分量及三分量微震传感器，建立一套微震监测系统。 (3)通过遥感卫星监测、现场测量以及微震监测三种手段的协同监测，分析确定出了西南帮裂缝的地表形态和西部边界的地下形态，结合裂缝的地表形态和西部边界的地下形态共同确定出了西部边界的空间形态。进而结合南帮主滑体的其它边界形态，对西露天矿南帮主滑体的形态进行标定。 (4)建立了西露天矿南帮力学计算模型，运用有限差分软件FLAC3D进行数值计算，通过位移场、剪切应力以及主应力计算结果的分析，对南帮边坡的变形机理进行了初步研究。

目录

声明

摘要

1．1序言

1．2国内外研究现状

1．2．1基于光纤传感技术

1．2．2地球物理方法

1．2．3以地表位移为主的监测技术

1．2．4以深部位移为主的监测技术

1．3论文研究思路及研究内容

1．3．1研究思路

1．3．2研究内容

2．1矿区概况

2．1．1基本概况

2．1．2矿区地质条件

2．1．3地层岩性

2．1．4地质构造

2．1．5水文地质特征

2．1．6工程地质特征

2．1．7露天开采现状

2．2矿区平面图及南帮部分区域剖面图

2．3本章小结

第3章西露天矿三维模型的建立

3．1地表及地表建筑模型的建立

3．1．1地表模型的建立

3．1．2地表建筑物模型的建立

3．2弱层与断层模型的建立

3．2．1弱层模型的建立

3．2．2断层模型的建立

3．3南北帮主要地层的建立

3．4西露天矿虚拟现实系统的建立

3．4．1虚拟现实系统建立流程

3．4．2虚拟现实系统成果展示

3．5本章小结

第4章微震监测系统的建立

4．1 IMS微震监测系统简介

4．1．1 IMS微震监测原理

4．1．2IMS微震监测系统硬件组成

4．1．3 IMS微震监测系统软件组成

4．2现场微震传感器位置的确定

4．2．1微震监测系统方案布置

4．2．2传感器钻孔施工与技术指标

4．3微震监测系统现场安装

4．4微震监测钻孔内岩体波速测试

4．4．1声波检测仪系统主要仪器设备

4．4．2测试方法

4．4．3检测结果

4．5本章小结

第5章协同监测确定南帮主滑体西部边界形态

5．1遥感卫星监测简介与在西露天矿南帮边坡的应用

5．1．2 InSAR基本原理

5．1．3 InSAR在边坡监测上的优势

5．1．4遥感卫星监测在西南帮裂缝形态确定上的应用

5．2西南帮地表裂缝形态的确定

5．2．1西南帮裂缝形态的现场测量

5．2．2西南帮裂缝形态的确定

5．3微震监测数据处理与分析

5．3．1微震信号识别

5．3．2微震事件时间分布规律

5．3．3微震事件空间分布规律

5．4．1各剖面图中西部边界形态的确定

5．4．2西部边界空间形态的确定

5．5南帮主滑体形态的标定

5．6本章小结

第6章南帮边坡变形机理分析

6．1 FLAC3D有限差分软件

6．2矿区现状整体应力场计算、分析

6．2．1模拟计算条件

6．2．2计算结果分析

6．3本章小结

7．1结论

7．2展望

参考文献

致谢

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