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第22 卷 第10 期 岩石力学与工程学报 22(10) ：1629～1635 2003 年10 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2003 厚覆盖岩层下采矿引起地表变形的三维有限元分析 杨家岭 丰定祥 葛修润 ( 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室 武汉 430071) 摘要 介绍了在厚覆盖岩层条件下，确定地下采矿引起地表变形特征的三维有限元弹塑性计算分析工作。 关键词 岩石力学，厚覆盖岩层，地下采矿，地表变形，三维有限元法 分类号 P 642.25 ，P 642.26 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)10-1629-07 3D FEM ANALYSIS ON GROUND SURFACE DEFORMATION CAUSED BY MINING UNDER THICK ROCK OVERBURDEN Yang Jialing ，Feng Dingxiang ，Ge Xiurun (Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics ，Institute of Rock and Soil Mechanics ， The Chinese Academy of Sciences， Wuhan 430071 China) Abstract The analysis of 3D elasto-plastic FEM is introduced for calculating the deformation of the ground surface caused by underground mining under thick rock overburden. Key words rock mechanics ，thick rock overburden ，underground mining ，settlement of ground surface，3D FEM 垂直于矿体走向的截面上呈椭圆形) ，且破损区的顶 1 引 言 部距地表有足够的距离。这样的地下空间及其破损 区可以达到自身平衡稳定，因此不宜采用“渐进崩 武汉钢铁公司金山店铁矿东区地下采场之上是 落”的连续破坏模式来影响地表的移动变形。为此， 居民稠密的张福山村和铁路线及车站，面积约 0.9 采用了数值计算分析和物理模型试验两种模拟方 2 km ，地下矿体的开采所引起的地表变形极有可能 法，包括二维分析和三维分析，并且进行了多种可 危及这些建筑物的安全。为选择合适的开采方案， 能的假定条件下的结果比较，在综合分析的基础上 开展了地下开采引起地表变形特征及其控制对策问 得到比较稳妥的地表变形结果。下面仅介绍三维有 题的研究[1～5] 。该采场有其自身的特点：在这里未 限元的计算结果及分析。 进行过露天开采，不存在露天坑与地下采空区相连 的问题；起采高程在地表以下200 余米的深处，即 2 地质模型及力学参数 地下采场上面有200 余米的厚覆盖岩层。研究工作 认为：厚覆盖岩层下的地下采空区可以看成是某种 金山店铁矿东区从25 勘探线至44 勘探线，东 形态的地下空间，形成这样的地下空间时必然在围 西长 1 000 余米，南北宽900 余米。采区范围内平 岩中形成破损区，具有这种破损区的地下空间视破 行排列的3 条断层F1，F3 和F4 近东西走向，南