發(fā)布時間：2017-08-01 01:02

  本文關(guān)鍵詞：煤礦地下水庫擋水壩體防滲型式與滲控效果研究

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【摘要】：滲透穩(wěn)定是影響煤礦地下水庫擋水壩的安全運行的重要因素,地下水庫擋水壩體滲透破壞,是造成煤礦地下水庫事故的主要原因,通過設(shè)置防滲帷幕等措施,降低擋水壩體周圍的滲透壓力和滲透量,對于煤礦地下水庫壩體的安全穩(wěn)定相當(dāng)重要,在煤礦開采完成后形成的地下空間建造地下水庫,由于其復(fù)雜地質(zhì)條件和采礦后形成的損傷區(qū),地下水庫擋水壩體周圍的滲流場也比較復(fù)雜。實際工程中使用水利行業(yè)相關(guān)技術(shù)規(guī)范和計算方法,在擋水壩體周圍設(shè)置防滲帷幕,使用規(guī)范計算壩體周圍的滲流量,本文使用有限元方法模擬包含煤層構(gòu)造、采礦后形成的損傷區(qū),以及擋水壩體的構(gòu)造進行有限元計算,可模擬出煤礦地下水庫擋水壩體周圍的滲流場,計算出壩體周圍的滲流量,通過與規(guī)范計算的數(shù)值相對比,更能反映出實際工程的情況。本文對鄂爾多斯大柳塔煤礦地下水庫不同類型的擋水壩體建立了包含混凝土、粘土、磚墻結(jié)構(gòu)的擋水壩體,不同長度的壩體防滲帷幕,煤礦的安全煤柱,巖層分區(qū)的有限元數(shù)值模型,在煤礦開采形成的地下空間修建地下水庫后,對煤礦地下水庫三種不同類型的擋水壩體的滲流場進行了有限元數(shù)值計算;結(jié)合已建工程中存在的問題進行了不同壩前水位的對比計算;評估了已經(jīng)建成的地下水庫擋水壩體的防滲的效果;通過數(shù)值模擬計算,對采礦形成的損傷區(qū)以及防滲帷幕灌漿區(qū)滲透性的改變對造成的滲流場的影響;計算了當(dāng)在壩前水位相同的條件下,改變防滲帷幕滲透系數(shù),對地下水庫擋水壩體周圍流場的影響;同時還模擬了壩體周圍不設(shè)置防滲帷幕的情況下,壩體周圍的滲流場,通過比較無帷幕,3m帷幕,5m帷幕的不同工況下壩體周圍滲流場情況,得出了相關(guān)結(jié)論,可以作為實際工程中重要的參考依據(jù)。滲流計算成果認(rèn)為大柳塔煤礦地下水庫擋水壩體的帷幕灌漿防滲系統(tǒng)是非常有效的;防滲帷幕能有效的阻隔壩體上游的水流,減小壩體滲流量。計算成果為煤礦地下水庫擋水壩體的防滲系統(tǒng)調(diào)整與壩體安全評價提供了可靠的依據(jù)。為擋水壩體防滲帷幕的布置提供了具體方案。
【關(guān)鍵詞】：煤礦 地下水庫 擋水壩體 有限元計算 防滲帷幕
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD745
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1. 問題的提出9
• 1.2. 選題背景和意義9-11
• 1.3. 文獻綜述11-14
• 1.3.1. 防滲措施作用下的效果11-12
• 1.3.2. 大柳塔煤礦地質(zhì)與區(qū)域水文地質(zhì)特征12-14
• 1.3.3. 裂隙巖體滲流數(shù)學(xué)模型14
• 1.4. 研究方法14-15
• 1.5. 論文結(jié)構(gòu)15-16
• 第2章 滲流計算原理16-30
• 2.1. 滲流的基本方程16-19
• 2.1.1. 達西定律16-17
• 2.1.2. 連續(xù)方程17
• 2.1.3. 滲流基本微分方程17-18
• 2.1.4. 定解條件18-19
• 2.2. 滲流模型19-27
• 2.2.1. 數(shù)值計算方法19-20
• 2.2.2. 有限元求解滲流場原理20-27
• 2.3. 等效連續(xù)介質(zhì)原理27-30
• 2.3.1. 滲流場控制方程式27
• 2.3.2. 求解滲流場的有限單元法27-30
• 第3章 煤礦地下水庫單個擋水壩體三維有限元滲流計算分析30-52
• 3.1 單個擋水壩體工程概況30-31
• 3.2 單個擋水壩體地質(zhì)條件及防滲措施31-32
• 3.2.1 單個擋水壩體的地層條件31-32
• 3.2.2 單個擋水壩體防滲措施32
• 3.3 單個壩體三維滲流場計算32-46
• 3.3.1 單個壩體模型的建立以及滲透參數(shù)32-34
• 3.3.2 計算工況34-35
• 3.3.3 工況一：單個壩體四周無防滲帷幕35-38
• 3.3.4 工況二：單個壩體四周防滲帷幕長度為 3m38-40
• 3.3.5 工況三：單個壩體四周防滲帷幕長度為 5m40-43
• 3.3.6 工況四：防滲帷幕長度為 5m時改變防滲帷幕滲透系數(shù)43-46
• 3.4 小結(jié)46-52
• 3.4.1 單個擋水壩體滲流量與防滲帷幕長度的關(guān)系46-50
• 3.4.2 壩前水位不變改變防滲帷幕的滲透系數(shù)50-52
• 第4章 煤礦地下水庫雙壩體三維有限元滲流計算分析52-74
• 4.1. 雙壩體工程概況52-53
• 4.2. 雙壩體地質(zhì)條件及防滲措施53-54
• 4.2.1. 雙壩體的地層條件53-54
• 4.2.2. 雙壩體防滲措施54
• 4.3. 雙壩體三維滲流場計算54-69
• 4.3.1. 雙壩體模型的建立以及滲透參數(shù)54-56
• 4.3.2. 計算工況56-57
• 4.3.3. 工況一：雙壩體四周無防滲帷幕57-60
• 4.3.4. 工況二：雙壩體四周防滲帷幕長度為 3m60-63
• 4.3.5. 工況三：雙壩體四周防滲帷幕長度為 5m63-66
• 4.3.6. 工況四：防滲帷幕長度為 5m時改變防滲帷幕滲透系數(shù)66-69
• 4.4. 小結(jié)69-74
• 4.4.1. 雙水壩體滲流量與防滲帷幕長度的關(guān)系69-72
• 4.4.2. 壩前水位不變改變防滲帷幕的滲透系數(shù)72-74
• 第5章 煤礦地下水庫三壩體三維有限元滲流計算分析74-99
• 5.1. 三壩體工程概況74-75
• 5.2. 三壩體地質(zhì)條件及防滲措施75-76
• 5.2.1. 三壩體的地層條件75-76
• 5.2.2. 三壩體防滲措施76
• 5.3. 三壩體三維滲流場計算76-94
• 5.3.1. 三壩體模型的建立以及滲透參數(shù)76-78
• 5.3.2. 計算工況78-79
• 5.3.3. 工況一：三壩體四周無防滲帷幕79-82
• 5.3.4. 工況二：三壩體四周防滲帷幕長度為 3m82-86
• 5.3.5. 工況三：三壩體四周防滲帷幕長度為 5m86-90
• 5.3.6. 工況四：防滲帷幕長度為 5m時改變防滲帷幕滲透系數(shù)90-94
• 5.4. 小結(jié)94-99
• 5.4.1. 三壩體滲流量與防滲帷幕長度的關(guān)系94-97
• 5.4.2. 壩前水位不變改變防滲帷幕的滲透系數(shù)97-99
• 第6章 結(jié)論與展望99-101
• 6.1. 結(jié)論99-100
• 6.2. 展望100-101
• 參考文獻101-103
• 致謝103-105
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果105

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本文編號：601844