采動引起的地表裂縫成因及分布規(guī)律初步研究開題報告

1、河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目名稱采動引起的地表裂縫成因及分布規(guī)律初步研究學(xué)生姓名張恒旭專業(yè)班級測繪08-6班學(xué)號310805010625一、選題的目的意義我國是一個產(chǎn)煤大國, 資源豐富, 煤炭在我國國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位, 采煤給我們帶來巨大經(jīng)濟效益的同時, 也帶來了不小的負面影響。近年來，隨著大量的煤炭資源從地下采出，開采所引起的地表沉陷及其災(zāi)害問題日益突出。煤炭開采造成的巖層移動與地表移動災(zāi)害已經(jīng)涉及礦區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們生活的各個方面，是亟待解決的社會問題和環(huán)境問題。煤的地下開采引起地表沉陷。隨著地表沉陷的發(fā)展, 地表土層各點的受力狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)的

2、變化,土層的原始平衡狀態(tài)被破壞。由于地表各點的不均勻沉降和水平移動, 在沉陷盆地內(nèi)的部分區(qū)域?qū)a(chǎn)生裂縫。地表裂縫是土地生產(chǎn)能力下降的主要原因之一, 是開采引起采區(qū)地質(zhì)環(huán)境惡化的主要原因之一, 也是影響地表水工建筑安全的關(guān)鍵因素之一。地質(zhì)環(huán)境的惡化, 引發(fā)或加重了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生, 而地質(zhì)災(zāi)害又進一步破壞了地質(zhì)環(huán)境, 對人類生存構(gòu)成威脅, 制約煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此, 研究采動引起的地表裂縫的成因，并準確地預(yù)測地表裂縫分布規(guī)律, 對礦區(qū)土地復(fù)墾和“三下”采煤都具有十分重要的現(xiàn)實意義。二、國內(nèi)外研究綜述1.國外研究從1838年對比利時列日城下開采所引起的地表塌陷的認識開始到二戰(zhàn)前夕,屬于開采沉陷

3、的認識和初步研究時期。從二戰(zhàn)以后大致到80年代末期,屬于開采沉陷的理論形成時期。1947年前蘇聯(lián)學(xué)者出版了對開采沉陷學(xué)有影響的專著煤礦地下開采巖層移動。他在對大量實測數(shù)據(jù)分析研究基礎(chǔ)上,用塑性力學(xué)理論研究地表移動規(guī)律,確立了地表移動矢量在垂直方向和水平方向間的微分關(guān)系式,即水平移動與地面傾斜成正比的著名觀點,提出了下沉剖面方程呈指數(shù)函數(shù)形式。1949年德國學(xué)者niemezyk出版了開采沉陷第一本有代表性的著作bergschadenkunde。該書根據(jù)實測資料系統(tǒng)地分析了地表移動規(guī)律并用移動變形曲線表示。波蘭學(xué)者budryk (1950)和knothe提出了幾何理論,得出了正態(tài)分布的影響函數(shù),其

4、高斯型的影響曲線對近水平煤層的下沉描述十分成功。litwiniszyn (1954)把巖石視為不連續(xù)介質(zhì),將巖層移動過程作為一個隨機過程,提出了開采沉陷的隨機介質(zhì)理論和概念,把開采沉陷理論的研究提高到了一個新的階段。從90年代至今,隨著科學(xué)的發(fā)展和研究手段的進步,又掀起了礦山開采沉陷的第3次研究熱潮。2.國內(nèi)研究我國的開采沉陷研究工作從建國后才開始,1953年北京礦院礦山測量教研室聘請?zhí)K聯(lián)專家哥爾地克,首次為青年教師和研究生講授“巖層與地表移動”課程。1955年“巖層與地表移動”作為一門專業(yè)課程正式成為我國第一屆礦山測量專業(yè)大學(xué)生而設(shè)。1965年,中國學(xué)者劉寶深、廖國華編著了煤礦地表移動的基本

5、規(guī)律將概率積分法全面引入我國,至今已成為預(yù)計開采沉陷的主要方法。1983年，馬偉民、王金莊等組織編著了煤礦巖層與地表移動,詳細地總結(jié)了前一段的研究成果。80、90年代至今,我國開采沉陷理論和實踐研究出現(xiàn)了日新月異的發(fā)展。何國清、馬偉民、王金莊建立了碎塊體理論地表沉陷的威布爾分布。周國銓、虞萬波、崔繼憲等提出了負指數(shù)函數(shù)法計算地表移動。鄒友峰對地表下沉預(yù)計方法進行了研究。王金莊等建立了用于預(yù)計主斷面地表下沉的典型曲線法。謝和平應(yīng)用有限元分析巖層移動規(guī)律。劉天泉提出和發(fā)展了礦山巖體采動影響與控制工程學(xué)。楊倫提出了巖層二次壓縮理論,將地表下沉直接與巖體的物理力學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來。李增琪建立了巖層移動的三

6、維層狀模型。張玉卓提出了巖層移動的位錯理論。楊碩建立采動損害空間的力學(xué)模式。鄧喀中提出了巖體開采沉陷的結(jié)構(gòu)效。吳立新、王金莊提出了條帶開采覆巖破壞的托板理論。于廣明從非線性科學(xué)角度認識開采沉陷的復(fù)雜性。徐乃忠、郭惟菇研究了采動覆巖離層形成的基本規(guī)律和離層注漿控制地表下沉的理論與實踐等等。在巖體和地表開采沉陷的數(shù)值模擬上,許多學(xué)者利用不同的模型模擬,得到了一些非常有價值的成果。張玉卓的模糊內(nèi)時有限元法;謝和平的損傷非線性大變形有限元法;何滿朝的非線性光滑有限元法;鄧喀中的損傷有限元法;王泳嘉、張玉卓和麻鳳海的離散單元法等等。另外,也有許多適合巖土工程數(shù)值計算的數(shù)值軟件,如北京大學(xué)的nolm系列程

7、序、清華大學(xué)的tfine系列程序、西安礦業(yè)學(xué)院的ncap系列程序、中國礦大的ad inam程序和中科院武漢巖土所的jrna系列程序等等。這些都為開采沉陷的計算擬合和定量預(yù)測莫定了基礎(chǔ)。在采動引起的地表裂縫成因及分布規(guī)律初步研究方面，吳侃,周鳴,胡振琪等對開采引起的地表裂縫深度和寬度預(yù)計及開采引起的地表裂縫分布規(guī)律進行過一定的研究。三、畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的方法本文應(yīng)用地表移動和變形規(guī)律，對采動引起的的地表裂縫的成因和分布規(guī)律進行了初步研究。主要研究方法如下：理論研究法：通過對土力學(xué)和開采沉陷科學(xué)理論進行學(xué)習(xí)研究，鞏固對開采沉陷知識的理解和掌握，增強分析問題和解決問題的能力。對比分析法：通過對沉

8、陷預(yù)計中各種方法的對比分析，結(jié)合采煤方法和地質(zhì)條件的不同，分析地表裂縫的成因及其分布規(guī)律。四、主要參考文獻與資料獲得情況1 李清泉，李必軍，陳靜激光雷達測量技術(shù)及其應(yīng)用研究j武漢大學(xué)學(xué)報 2000待添加的隱藏文字內(nèi)容22 錢建國，趙軍武，唐為剛，張家根三維激光掃描儀獲取的數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用研究j礦山測量 20093 hugues hoppesurface reconstruction from unorganized pointsdphd dissertation of the university of washington1 9944 tamas vdrady，ralph r martin，j

9、ordan coxtreverse engineering ofgeometric models-an introductionjcomputer-aided design，(1997)29：2552685marco viceconti，chazia zannoni，luisa pierottitrslid：an application ofreverse engineering methods to the creation of cad models of bone segmentsjcomputer methods and programs in hiome dicine(1998)56

10、：211-2206pfister，h，zwickerm，van baar，j，gross，msurfels：surface elements as rendering primitivesin computer graphicsj，siggraph 2000 proceedingslos angeles，ca，2000：335-3427 ruzia masksimovic,srdjan stankovic,dragorad milovanovic.computed tomography image analyzer:3d reconionstruction and segmentation a

11、pplying active contour modelssnakeesj. internation journal of medical informayics.(2000)58-598 吳海毓三維激光掃描技術(shù)在古建筑數(shù)字化保護中的應(yīng)用d北京：北京建筑工程學(xué)院20089 趙慶陽三維激光掃描儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研制d西安：西安科技大學(xué)200810 staiger,rthe geometrical quaility of laser scanner (tls)c,proceeding of fig working week 2005 and gsdi-8,cairo,egypt,2005,11.11 成思源，謝韶旺逆向工程技術(shù)及應(yīng)用m北京：清華大學(xué)出版社201012 pfister，h，zwickerm，van baar，j，gross，msurfels：surface elements as rendering primitivescin computer graphics，siggraph 2000