项目名称:西部黄土覆盖区采煤地面形变灾害机理研究

项目性质:国家自然基金(2016年,51674195)

主持人:汤伏全

项目简介:

1.研究内容

针对西部矿区特殊的地质地貌条件，分析黄土矿区采煤地面沉陷变形及其衍生灾害的特殊性，研究“地下采空、基岩沉陷、黄土层形变”三者之间的量化关系，揭示黄土层采动变形的土力学机理以及各种地质地貌因素对于采空区地面形变与地质灾害的影响机理，构建黄土覆盖区采煤地面形变灾害评价体系。具体内容包括：黄土层自重对于基岩的荷载作用；基岩面的动态沉降引起的黄土层附加变形与地表破坏特征；地下开采影响下黄土斜坡内部的附加应力场和变形场分布；斜坡侧向滑移与开采沉陷变形的叠加效应；黄土层地表开采沉陷与变形的预测模型；采动斜坡稳定性极限平衡理论模型；采空区地表的重力异常效应以及基于D-InSAR和重力数据反演的地面稳定性评价模型。

2.关键问题

揭示黄土覆盖区开采沉陷中的黄土层与基岩层的互馈作用机理，建立基岩面不均匀沉降引起的土体单元体积变形及各种附加变形的计算模型；确定不同破坏程度的黄土层有效荷载与基岩开采沉陷的量化关系。

3.研究方法与技术路线

采用现场实测、资料分析、开采沉陷与土力学理论研究、模型实验与数值模拟等相结合，融合采空区地面形变雷达遥感和重力异常数据反演分析，按照“资料分析—地质采矿建模—理论研究—实验、模拟、数据反演—预测评价模型”的步骤进行项目研究。

4.项目创新

（1）从土力学角度构建黄土矿区开采沉陷及附加变形预测模型；

（2）在土坡稳定性极限平衡理论中加入开采沉陷影响因子，构建地下开采与土坡稳定性的量化关系模型；

（3）基于雷达遥感和重力测量数据反演分析，为黄土山区采煤地面的长期稳定性评价提供新途径。