浅部黏土层与地表饱水砂层平错隆起变形规律研究

摘要

受采动影响后的浅部饱水砂层具有移动流动性,为研究对其上覆黏土层变形的影响,采用专门物理模拟试验系统,研究了高潜水位的浅部饱水砂层受煤层采动影响后的活化规律,通过FLUENT模拟了注水加压条件下上覆黏土层形态和应力变化过程,分析了地表移动异常变形机理。研究结果表明:黏土层的移动变形是重力和渗透力共同作用的结果,自然安息角不能作为黏土层平错、隆起的主导因素;静水压力作用下砂层达到临界水力坡降使砂层活化流动,流砂层和黏土层产生流速差,出现黏土层平错和隆起现象,造成沉陷区异常扩展;从黏土层厚度由薄变厚的变化过程中,影响总体隆起高度的主要对象由砂层变为黏土层,黏土层厚度较大时,角度对砂层隆起高度影响较小;砂层角度与黏土层隆起长度、平错距离均呈正相关,且随角度的增加,变形速率逐渐加快,黏土层厚度与平错距离呈正相关,与隆起长度呈负相关,且厚度越小越易发生移动变形破坏,其中角度影响相对较大,砂层倾角的持续增大是导致层间错动加大、水平移动增加和地表沉陷影响范围扩大的主要原因。