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为了应用相似材料模拟试验分析采场上覆岩层及地表移动规律,并使模拟试验成果定量化,提出了新的相似材料模拟技术方案——恒温恒湿密闭相似材料模拟试验。通过分析模拟试验过程中的主要误差来源及其可控性,以弹性力学为基础,建立了相似材料模拟试验的误差补偿理论。 在相似材料模拟试验的基础上,采用数值仿真方法,进行了具体地质采矿条件下的采场上覆岩层动态移动规律研究,模拟了覆岩和地表的移动过程。 根据关键层理论,分析了覆岩地层结构与离层的关系,探讨了覆岩离层发育过程的阶段性和周期性。根据岩石的抗压不抗拉特性,以岩石应变为指标,由岩梁挠曲方程,分析了横向上岩层的断裂发育规律,并推导了基于岩石应变的岩梁断裂步距表达式,分析了覆岩离层的发育程度与采宽的关系。 本文还研究了注浆条件下地表沉陷的预计方法,应用“注采比”的概念来评价注浆减沉效果,分析了灰体分布对下沉的影响,探讨了注浆量和地表采动程度对注浆减沉率的影响。根据减沉率和注采比的函数关系,分析了函数关系式中的计算参数(减沉体积系数和塌陷体积系数)与地表采动充分程度的关系。在理论分析的基础上,结合工程实践,初步总结了注浆减沉条件下的地表移动规津。 本课题获得了国家自然科学基金资助(项目编号:50174035)。