【科研工程】《复杂环境作用下大面积采动地层演化规律研究》【登记编号】【公布日期】2010【联系人/完成人】【省市】辽宁【中图分类】TD313【参考出处】【研究行业】工程和技术研究与试验开展【联系单位】辽宁工程技术大学【】辽宁省阜新市海州区中华路47号【】（0418）【】123000【】（0418）【科研内容】该工程得到国家自然科学基金工程''复杂环境作用下大面积采动地层演化规律研究〃（）、''大面积采动地层结构地震动力响应研究〃（）；辽宁省自然科学基金（）；辽宁省教育厅重大基础研究（）资助。该工程研究目的在于探索煤矿区多年开采造成的大面积采空地层在复杂环境下的演化规律，寻求大面积采空地层结构长斯稳定性评价方法，进而为采煤沉陷区土地能否作为其它工业用地的可行性评价提供理论依据。工程采用理论分析、实验研究、现场实测、数值模拟等手段相结合的研究方法，根据大面积采动地层大小断层、褶皱、弱层等原始地质构造及人工开挖形成的洞室群、采空区等结构内在特征，结合采动地层承受高地应力、水弱化岩石、地震动力等环境耦合作用，从巷道、采场煤柱与顶板的地震动力响应入手，对地震力作用下大面积采动弱化地层的动力响应特性，特别是动力稳定性进行分析，考虑不同地层结构如含有断层、弱层、地采采空区等，动力响应都明显增加，结构弱化区对动力响应非常敏感；建立了动力作用下大面积采动地层结构稳定性的评价方法。采用白光数字散斑的相关方法，对动力作用下的岩石试件进行动力特性试验，揭示岩石试件在循环动力荷载长期作用下的变形、破坏特征。在分析岩石非线性蠕变性质的基础上，利用参数的非线性与线性之间的关系，建立可描述岩石非线性蠕变模型和蠕变失稳特性的判据；对采场覆岩岩梁的压曲、圆形洞室的长期蠕变稳定性进行了解析分析；对梁的压曲、圆形洞室的冲击地压的蠕变机理进行了探讨，并得到相应判据。将岩石试件循环加载而发生损伤破坏的机理，引入到采空地层受多频次动力加载（矿震、大规模爆破、重型机械行车等）的作用，探讨了这种多频次动力加载结采空地层结构的损伤积累效应及其对采空地层的长期稳定性的影响。工程在煤系地层浅层小构造对场地地震响应、地下响室（群）、采场的动力稳定性、大面积采空地层的结构损伤积累与长期稳定性及地下岩石结构蠕变失稳的判据等方面的成果与结论，不仅对矿山城市开采沉陷、地震等灾害防治等具有重大的实际意义和应用价值，而且在理论上可以推动岩石力学、地震学等相关学科的进步和开展，丰富了工程抗震、开采沉陷等研究领域的科学内涵，同时可作矿区地震危险性分析、地震烈度复核、地震小区划等方面的理论依据。目前，该工程的研究成果已分别在唐钢滦县司家营铁矿有限公司范各庄尾矿库采动地基稳定性研究、抚顺西露天露井联采边坡地震动力稳定性工程中进行了应用，取得了良好的社会效果与经济效益。