岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (4): 1111-1119.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0638

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于改进Knothe时间模型的地表最大沉降速度预测

张亮亮1,程桦1, 2,姚直书1,王晓健1   

  1. 1. 安徽理工大学 土木建筑学院,安徽 淮南 232001;2. 安徽大学 资源与环境工程学院,安徽 合肥 230022
  • 收稿日期:2022-05-02 接受日期:2022-05-25 出版日期:2023-04-18 发布日期:2023-04-29
  • 作者简介:张亮亮,男,1992年生,博士,讲师,主要从事煤层开采地表沉陷方面的研究
  • 基金资助:
    安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金项目(No.2022yjrc32);国家自然科学基金(No.51874005)。

Prediction of maximum surface subsidence velocity based on improved Knothe time model

ZHANG Liang-liang1, CHENG Hua1, 2, YAO Zhi-shu1, WANG Xiao-jian1   

  1. 1. School of Civil Engineering and Architecture, Anhui University of Science and Technology, Huainan, Anhui 232001, China; 2. School of Resources and Environmental Engineering, Anhui University, Hefei, Anhui 230022, China
  • Received:2022-05-02 Accepted:2022-05-25 Online:2023-04-18 Published:2023-04-29
  • Supported by:
    This work was supported by the Scientific Research Foundation for High-level Talents of Anhui University of Science and Technology (2022yjrc32) and the National Natural Science Foundation of China (51874005).

摘要: 在传统Knothe时间模型假设基础上提出新的假设,构建改进Knothe时间模型,通过理论分析表明,改进后的时间模型符合地表点沉降和沉降速度变化规律;基于改进Knothe时间模型推导了地表最大沉降速度计算表达式,并给出模型参数确定方法。采用20个矿区开采引起的地表最大沉降速度监测值与理论预测值进行对比,结果表明,20个矿区的地表最大沉降速度理论预测值与监测值吻合程度高,两者相对标准偏差仅为2.1%,验证了模型的精确性和可靠性。地表最大沉降速度受煤层采高、开采速度、松散层厚度和基岩层厚度等参数影响,研究表明,地表最大沉降速度随煤层采高和开采速度的增加而线性增加,随松散层厚度、基岩层厚度的增加而非线性减小,且其对基岩层厚度变化的敏感性比松散层厚度变化大。

关键词: Knothe时间模型, 地表沉降, 最大沉降速度, 敏感性

Abstract: Based on the traditional Knothe time model hypothesis, a new hypothesis is proposed and an improved Knothe time model is constructed. The theoretical analysis shows that the improved Knothe time model conforms to the variation law of surface point subsidence and subsidence velocity. Based on the improved Knothe time model, a calculation expression of the maximum surface subsidence velocity is deduced, and a method to determine the model parameters is given. The monitored values of maximum surface subsidence velocity caused by mining in 20 mining areas are used to compared with the theoretically predicted values. It shows that the predicted value is in good agreement with the monitored value, and the relative standard deviation is only 2.1%, which verifies the accuracy and reliability of the present model. It is important to note that the maximum surface subsidence velocity is affected by mining height, mining speed, loose layer thickness, bedrock layer thickness and other parameters. The maximum surface subsidence velocity increases linearly with the increase of mining height and mining speed, decreases nonlinearly with the increase of loose layer thickness and bedrock layer thickness, and its sensitivity to the change of bedrock layer thickness is higher than to that of loose layer thickness.

Key words: Knothe time model, surface subsidence, maximum subsidence velocity, sensitivity

中图分类号: TU470
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