壩下深部煤層開采壩體移動(dòng)變形規(guī)律的數(shù)值模擬

張 峰，秦洪巖，題正義

（1.山西工程技術(shù)學(xué)院 采礦工程系，山西 陽泉 045000；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000；3.華北科技學(xué)院，北京 101601）

庫(kù)壩下深部煤層開采，既要保證煤層開采的安全性，也要保證壩體的安全運(yùn)營(yíng)，掌握煤層開采過程中壩體的移動(dòng)變形機(jī)理，才能最大限度地對(duì)庫(kù)壩下煤炭資源進(jìn)行合理開發(fā)利用[1]。但煤層埋藏深度大、地表庫(kù)壩土體結(jié)構(gòu)小，煤層埋藏深度與壩體高度比值較大，常規(guī)數(shù)值模擬、相似材料模擬和理論計(jì)算等方法難以推算壩體的移動(dòng)變形規(guī)律。采用數(shù)值模擬方法，按照邊長(zhǎng)5 m 至少要?jiǎng)澐?00 多萬個(gè)單元網(wǎng)格，根據(jù)求解時(shí)間與網(wǎng)格數(shù)大致呈N4/3的正比關(guān)系[2-3]，完成一次模型的開挖計(jì)算大約需要6.8 d，完成整個(gè)模擬需要的時(shí)間之長(zhǎng)是非常驚人的。利用相似材料按照1∶200 的相似比進(jìn)行模擬計(jì)算，建立至壩體的全尺寸模型過大，現(xiàn)有裝置滿足不了[4-6]。依據(jù)煤層上覆巖層的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律推斷壩體的移動(dòng)變形，由于煤層埋藏深度過大，頂板巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，推算結(jié)果也難以保證其準(zhǔn)確度[7-8]。為此，提出將地表和壩體結(jié)構(gòu)的移動(dòng)變形分開研究，定量地分析地表移動(dòng)變形下壩體結(jié)構(gòu)的移動(dòng)變形，獲取壩體結(jié)構(gòu)隨工作面不同推進(jìn)長(zhǎng)度下的移動(dòng)變形規(guī)律，建立壩下深部煤層開采壩體結(jié)構(gòu)局部放大的時(shí)空序列反演機(jī)制，能夠?yàn)閹?kù)壩下煤層開采壩體移動(dòng)變形機(jī)理的分析和壩體的安全性評(píng)價(jià)提供理論指導(dǎo)依據(jù)。

1 分析方法的構(gòu)建

1.1 方法的提出

壩下煤層開采后，采空區(qū)覆巖的移動(dòng)變形自下而上，首先波及到壩體周圍的地表，然后帶動(dòng)壩體一起移動(dòng)變形。將此傳遞過程分解為2 個(gè)部分[9-12]，一是工作面開采引起的覆巖及地表的移動(dòng)變形，得到隨工作面推進(jìn)形成不同尺寸的下沉盆地；二是逐漸擴(kuò)大的下沉盆地帶動(dòng)壩體的移動(dòng)變形，得到隨下沉盆地不斷擴(kuò)大后壩體不同部位的移動(dòng)變形。如果能夠舍去工作面開采和下沉盆地形成這一過程，按照下沉盆地形成的過程直接開挖盆地，從而觀測(cè)分析壩體的移動(dòng)變形和破壞，將會(huì)大大縮小模型尺寸、減少運(yùn)算時(shí)間和提高小目標(biāo)的分析精度，壩下開采覆巖及地表移動(dòng)變形過程分解如圖1。

1.2 模型構(gòu)建及實(shí)施步驟

由圖1 可以看出，如果直接在地表進(jìn)行開挖，壩體的移動(dòng)變形會(huì)立刻發(fā)生相應(yīng)的移動(dòng)變形，甚至破壞。這與深部工作面開采引起的緩慢、連續(xù)變形不相符的，為了使模擬能夠再現(xiàn)煤層開采引起的壩體變形破壞，在地表以下保留一定厚度的緩沖巖土層，根據(jù)采空區(qū)覆巖變性破壞的“三帶”結(jié)構(gòu)，留設(shè)的巖土層厚度至少要大于垮落帶的高度，才能保證地表不切冒。

圖1 壩下開采覆巖及地表移動(dòng)變形過程分解示意圖Fig.1 Decomposition diagrams of mining overburden and surface movement and deformation process under the dam

用于挖掘的盆地選擇由數(shù)值模擬或地表移動(dòng)變形預(yù)計(jì)得出的下沉盆地。開挖步距可分成2 部分：一是在壩體下沉之前設(shè)置較大的步距；二是在壩體下沉?xí)r設(shè)置較小步距。簡(jiǎn)化模型的開挖順序如圖2。

圖2 簡(jiǎn)化模型的開挖順序Fig.2 Excavation sequence of simplified model

簡(jiǎn)化模擬分析的實(shí)施步驟如下：

1）依據(jù)概率積分法和數(shù)值模擬計(jì)算出煤層開采后地表的最終下沉盆地，選擇最大盆地作為開挖盆地的大小。模型的長(zhǎng)寬高依據(jù)下沉盆地的影響范圍進(jìn)行確定。

2）按照計(jì)算結(jié)果中不同推進(jìn)長(zhǎng)度時(shí)地表下沉曲線影響范圍確定開挖范圍，對(duì)模型中的下部巖土進(jìn)行開挖，隨時(shí)觀察地表的移動(dòng)變形。

3）針對(duì)模擬結(jié)果中不同推進(jìn)距離下的地表下沉曲線，逐次進(jìn)行開挖、觀測(cè)、記錄壩體移動(dòng)變形規(guī)律，直至壩體移動(dòng)變形穩(wěn)定。

4）根據(jù)各階段壩體的移動(dòng)變形狀態(tài)，總結(jié)分析隨著工作面推進(jìn)、地表下沉變化時(shí)壩體的移動(dòng)變形規(guī)律。

2 數(shù)值模擬

根據(jù)局部放大分析方法的內(nèi)涵，結(jié)合地表移動(dòng)變形預(yù)計(jì)結(jié)果和數(shù)值模擬得到的工作面推進(jìn)過程中地表的下沉盆地，通過淺部開挖下沉盆地，模擬壩體受采動(dòng)影響下的變形破壞規(guī)律，檢驗(yàn)分析方法的可行性。

2.1 模擬方案

依據(jù)地表移動(dòng)變形預(yù)計(jì)影響壩體走向的最大范圍為570 m，確定模型的尺寸為600 m×2 300 m×87 m。壩體下覆留設(shè)30 m 厚的巖土層，中部留設(shè)開挖體，開挖體下覆留設(shè)40 m 左右?guī)r層用于消除底板對(duì)開挖體的影響。

模型開挖尺寸依據(jù)工作面與壩體中心位置之間的距離劃分2 種：一種是當(dāng)間距大于200 m 時(shí)，此時(shí)開采還沒有對(duì)壩體產(chǎn)生影響，為節(jié)約運(yùn)算時(shí)間，選擇工作面每推進(jìn)100 m 時(shí)地表移動(dòng)變形范圍作為開挖步長(zhǎng)；另一種是間距在200 m 以內(nèi)時(shí)，為深入觀測(cè)壩體移動(dòng)變形，選擇工作面每推進(jìn)5 m 時(shí)地表移動(dòng)變形范圍作為開挖步長(zhǎng)。

利用概率積分法預(yù)計(jì)壩下工作面開采后地表任意點(diǎn)的下沉值，將任意點(diǎn)的下沉值對(duì)應(yīng)的三維空間坐標(biāo)導(dǎo)入到Midas 建模軟件中[13-14]，繪制出開采壩下工作面地表移動(dòng)變形的下沉盆地，按照確定尺寸將下沉盆地從模型中分割出來，在開挖體中分割出工作面方向和推進(jìn)方向均為曲面的開挖步距，然后按照工作面的推進(jìn)方向?qū)﹂_挖體依次進(jìn)行分割，劃分網(wǎng)格。巖石力學(xué)基礎(chǔ)參數(shù)見表1。

表1 巖石力學(xué)基礎(chǔ)參數(shù)Table 1 Basic parameters of rock mechanics

在大壩走向方向的壩體中心線上布置114 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距為5 m，測(cè)線長(zhǎng)570 m，觀測(cè)壩體的移動(dòng)變形情況。

2.2 壩體變形破壞規(guī)律及特征

觀測(cè)不同開挖步距下壩體的位移變化、應(yīng)力變化和塑性區(qū)變化[15-16]，分析壩體的移動(dòng)變形規(guī)律，檢驗(yàn)分析方法的可行性。

2.2.1 位移分析

根據(jù)工作面不同推進(jìn)長(zhǎng)度下的計(jì)算結(jié)果，提取壩體測(cè)線中點(diǎn)隨著工作面開采的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制的壩體隨開采變化的下沉曲線如圖3。

圖3 壩體中心位置的下沉曲線Fig.3 Settlement curves at the center of dam body

由圖3 可以看出，工作面推進(jìn)470 m 時(shí)，壩體開始受采動(dòng)影響，此時(shí)壩體中心位置的最大下沉值為0.092 m；推進(jìn)至1 800 m 時(shí)，壩體測(cè)線中心位置達(dá)到該條件下的最大下沉值7.17 m。

2.2.2 應(yīng)力分析

由于土體發(fā)生變形破壞后其塑性破壞區(qū)域無法恢復(fù)至原始狀態(tài)，為了更好地說明壩體的變形破壞過程，選擇壩體第1 次達(dá)到全部塑性破壞時(shí)作為重點(diǎn)分析對(duì)象，詳細(xì)說明壩體的移動(dòng)變形過程，根據(jù)位移變化分析結(jié)果，選擇工作面推進(jìn)至500、600、700、800、850、900、910、920、930、2 000 m 的應(yīng)力變化云圖進(jìn)行分析，壩體中心位置的應(yīng)力變化云圖如圖4（圖中左側(cè)為迎水坡，右側(cè)為背水坡）。

由圖4 可以看出：

圖4 壩體中心位置的應(yīng)力變化云圖Fig.4 Diagrams of stress change at the center of dam body

1）在工作面推進(jìn)500 m 時(shí)，壩體迎水坡側(cè)干砌石上端出現(xiàn)約1 m 長(zhǎng)的壓應(yīng)力集中區(qū)（負(fù)為壓應(yīng)力，正為拉應(yīng)力），最大值為-0.38 MPa，其余區(qū)域的應(yīng)力值基本保持不變。

2）當(dāng)工作面推進(jìn)至600 m 時(shí)，壩體背水坡側(cè)壩腳處出現(xiàn)應(yīng)力集中，最大應(yīng)力值為0.054 MPa。迎水坡側(cè)壩肩位置（干砌石段）應(yīng)力集中區(qū)域沿斜坡向下轉(zhuǎn)移，最大應(yīng)力值為-0.32 MPa，其它區(qū)域的應(yīng)力值均呈現(xiàn)增大的變化，且為壓應(yīng)力。

3）當(dāng)工作面推進(jìn)至700 m 時(shí)，壩體背水坡側(cè)壩腳處的應(yīng)力集中區(qū)域依然存在，且應(yīng)力值由0.054 MPa 增大至0.099 MPa。迎水坡側(cè)（干砌石段）應(yīng)力集中區(qū)域基本保持不變，其上覆土體的應(yīng)力值為正值。其它區(qū)域的應(yīng)力值繼續(xù)增大。

4）當(dāng)工作面推進(jìn)至800 m 時(shí)，背水坡側(cè)壩腳處應(yīng)力集中區(qū)域增大，應(yīng)力值繼續(xù)增大（0.378 MPa）。迎水坡（干砌石段）應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力值由-0.316 MPa 增大至-0.693 MPa，應(yīng)力集中區(qū)域也呈現(xiàn)增大的變化趨勢(shì)，但迎水坡側(cè)壩腳位置（壩基土體）出現(xiàn)了小范圍的應(yīng)力集中現(xiàn)象，最大應(yīng)力值為0.01 MPa，其它區(qū)域的應(yīng)力值繼續(xù)增大。

5）當(dāng)工作面推進(jìn)至850 m 時(shí)，背水坡側(cè)壩腳處應(yīng)力集中區(qū)域減小，其上覆的應(yīng)力集中區(qū)域減小，總體呈現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)域增大，壓應(yīng)力區(qū)域減小。迎水坡側(cè)（干砌石段）應(yīng)力集中區(qū)域增大，應(yīng)力值由-0.693 MPa 增大至-1.13 MPa，壩腳位置（壩基土體）應(yīng)力集中區(qū)域減小，應(yīng)力值由0.01 MPa 增大至0.80 MPa，壩頂位置出現(xiàn)小范圍的應(yīng)力集中區(qū)域，最大應(yīng)力值為-0.87 MPa。其它區(qū)域的應(yīng)力值逐漸減小，均降低至-0.2 MPa 以下。

6）當(dāng)工作面推進(jìn)至900 m 時(shí)，背水坡側(cè)壩腳處應(yīng)力集中區(qū)域增大，其上覆的應(yīng)力集中區(qū)域減小，應(yīng)力值由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力。迎水坡側(cè)（干砌石段）應(yīng)力集中區(qū)域繼續(xù)增大，最大應(yīng)力值增大至1.7 MPa，壩腳位置的應(yīng)力集中區(qū)域也逐漸增大。其它區(qū)域的應(yīng)力值繼續(xù)減小，且為壓應(yīng)力。

7）當(dāng)工作面推進(jìn)至910 m 時(shí)，背水坡側(cè)壩腳處應(yīng)力集中區(qū)域基本保持不變。迎水坡側(cè)（干砌石段）應(yīng)力集中區(qū)域基本不變，處于拉應(yīng)力狀態(tài)，壩腳位置的應(yīng)力集中區(qū)域和應(yīng)力值均在減小，總體呈現(xiàn)為拉應(yīng)力狀態(tài)。壩頂位置的應(yīng)力集中區(qū)域增大，應(yīng)力值由-0.87 MPa 增大至1.1 MPa。壩體中心區(qū)域出現(xiàn)了壓應(yīng)力轉(zhuǎn)化為拉應(yīng)力變化，最大應(yīng)力值由-0.95 MPa轉(zhuǎn)為0.059 MPa。其它區(qū)域的應(yīng)力值繼續(xù)減小，且為壓應(yīng)力。

8）當(dāng)工作面推進(jìn)至920 m 時(shí)，背水坡側(cè)壩腳的應(yīng)力集中區(qū)域消失，應(yīng)力值降低為-0.021 MPa，上覆的應(yīng)力集中區(qū)域消失，保持在壓應(yīng)力狀態(tài)。迎水坡側(cè)（干砌石段）應(yīng)力集中區(qū)域減小，應(yīng)力值增大至1.9 MPa，壩腳位置的應(yīng)力集中區(qū)域減小，應(yīng)力值也在減小，轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力狀態(tài)。壩頂位置的應(yīng)力集中區(qū)域和應(yīng)力值基本保持不變。壩體中部位置拉應(yīng)力區(qū)域擴(kuò)展至壩體頂部，且隨著高度的增大，應(yīng)力值逐漸減小，幾乎為0。其它區(qū)域的應(yīng)力值也逐漸減小，且為壓應(yīng)力。

9）當(dāng)工作面從920 m 推進(jìn)至2 000 m 的過程中，背水坡側(cè)、迎水坡側(cè)和壩體中部位置土體的應(yīng)力值呈現(xiàn)1 個(gè)緩慢增大的過程，應(yīng)力值均為負(fù)值（壓應(yīng)力），最大應(yīng)力值為-0.25 MPa，說明土體在經(jīng)歷壓縮變形過程。

由上述壩體各部位的應(yīng)力變化可以得出：壩體經(jīng)歷了從拉伸變形破壞到壓縮-還原的交替變化過程[17-18]，只是各部位出現(xiàn)拉伸-壓縮轉(zhuǎn)變過程的時(shí)間節(jié)點(diǎn)不同，受采動(dòng)影響開始階段背水坡側(cè)壩腳先經(jīng)歷拉伸變形破壞，其次為迎水坡側(cè)壩體，最后為壩體中部位置。經(jīng)歷由拉伸轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s的過程也是由背水坡側(cè)壩體開始，其次為迎水坡側(cè)壩體，最后為壩體中部位置。

2.2.3 塑性破壞分析

根據(jù)壩體應(yīng)力變化云圖對(duì)應(yīng)的塑性破壞云圖如圖5，由此分析壩體的變形破壞規(guī)律及特征。

由圖5 可以看出：

圖5 壩體中心位置的塑性破壞云圖Fig.5 Diagrams of plastic failure at the center of the dam

2）當(dāng)工作面推進(jìn)600 m 時(shí)，背水坡側(cè)壩腳出現(xiàn)小范圍內(nèi)的拉伸破壞區(qū)域（長(zhǎng)1.7 m，高1 m），說明此區(qū)域內(nèi)土體受下部采空區(qū)側(cè)拉伸變形較大（應(yīng)力值由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)換為拉應(yīng)力）。壩體迎水坡側(cè)和壩體中部位置均未出現(xiàn)變形破壞。

3）當(dāng)工作面推進(jìn)至700 m 時(shí)，壩體背水坡側(cè)變形破壞區(qū)域增大，說明此處壩體受到下部表土層的下沉，對(duì)其產(chǎn)生的拉應(yīng)力增大所致，拉伸破壞區(qū)域長(zhǎng)2.5 m，高1.3 m。壩體迎水坡和壩體中部位置均未出現(xiàn)變形破壞。

4）當(dāng)工作面推進(jìn)至800 m 時(shí)，壩體背水坡側(cè)產(chǎn)生拉伸破壞的區(qū)域繼續(xù)增大（長(zhǎng)4.8 m，高2.9 m）。迎水坡側(cè)壩腳出現(xiàn)小范圍的變形破壞區(qū)域（長(zhǎng)1.6 m，高1 m），說明此處壩體隨著背水坡側(cè)壩腳位置的拉伸破壞，壩體中部位置和迎水坡側(cè)壩腳向背水坡側(cè)傾斜變形，迎水坡側(cè)壩腳上覆沒有限制其移動(dòng)變形的實(shí)體結(jié)構(gòu)，其受到的拉應(yīng)力大于土體的自身強(qiáng)度，產(chǎn)生拉伸破壞。壩體中部位置未出現(xiàn)變形破壞區(qū)域。

5）當(dāng)工作面推進(jìn)至850 m 時(shí)，壩體背水坡側(cè)的拉伸破壞區(qū)域繼續(xù)增大（長(zhǎng)17.8 m，高4.5 m），此處壩體受到下部表土層的拉伸作用繼續(xù)增大所致。迎水坡側(cè)壩體變形破壞區(qū)域出現(xiàn)急劇增大現(xiàn)象，說明此處壩體受到背水坡側(cè)下沉變形，拉伸幅度加大，迎水坡側(cè)土體受到的拉應(yīng)力也在增大，拉伸破壞區(qū)域增大。

6）當(dāng)工作面推進(jìn)至900 m 時(shí)，壩體背水坡側(cè)的拉伸破壞區(qū)域增大速度減緩，是由于背水坡側(cè)壩體受到下部表土層拉應(yīng)力減弱所致，背水坡側(cè)壩體由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力。迎水坡側(cè)壩腳受到背水坡側(cè)的拉應(yīng)力減弱，變形破壞區(qū)域增大緩慢。而壩體中部位置開始受到下部表土層的拉應(yīng)力，出現(xiàn)拉伸破壞，此時(shí)壩體中部位置（底部）僅有1 m 左右的土體沒有被拉伸破壞區(qū)域影響。

7）當(dāng)工作面推進(jìn)至910 m 時(shí)，壩體背水坡側(cè)壩體繼續(xù)保持壓應(yīng)力狀態(tài)，壩體迎水坡側(cè)受到的下部表土層拉應(yīng)力減弱，拉伸破壞區(qū)域增長(zhǎng)緩慢。壩體中部位置拉伸破壞區(qū)域增大，且逐漸向上發(fā)展，此時(shí)壩體的塑性破壞區(qū)域已貫穿壩基，變形破壞區(qū)域很有可能成為滲流的主要通道。

8）當(dāng)工作面推進(jìn)至920 m 時(shí)，壩體迎水坡側(cè)壩腳位置開始由拉伸變形破壞轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s變形破壞。壩體中部位置的拉伸破壞區(qū)域繼續(xù)增大，直至工作面推進(jìn)至930 m 時(shí)，整個(gè)壩體處于拉伸破壞區(qū)域。壩體中部位置也開始由拉伸變形轉(zhuǎn)向壓縮變形狀態(tài)。

隨著工作面開挖結(jié)束，壩體一直保持著拉伸破壞狀態(tài)。雖然土體發(fā)生拉伸破壞后，會(huì)出現(xiàn)壓縮、還原的過程，但軟件只能記錄出現(xiàn)過變形破壞，塑性破壞區(qū)域無法顯示還原過程，因此，在工作面繼續(xù)向前推進(jìn)的過程中，壩體整體結(jié)構(gòu)均出現(xiàn)了拉伸破壞，僅僅依靠壩體結(jié)構(gòu)的自重使壩體恢復(fù)到原始結(jié)構(gòu)狀態(tài)，需要經(jīng)歷很漫長(zhǎng)的歷史過程。

青辰想說些什么安慰，卻又不知道說什么才好。他能夠想象到當(dāng)時(shí)的戰(zhàn)況有多慘烈，那日在天葬場(chǎng)，他已經(jīng)見識(shí)了唐飛霄的手段。

3 壩體移動(dòng)變形觀測(cè)

利用topconGPS 水準(zhǔn)儀和全站儀對(duì)工作面開采過程中壩體的移動(dòng)變形進(jìn)行觀測(cè)[19-20]，從壩體中心位置向庫(kù)區(qū)方向在壩頂布設(shè)1 條觀測(cè)線，設(shè)置20 個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距為30 m，測(cè)線全長(zhǎng)600 m，壩下開采壩體移動(dòng)變形測(cè)點(diǎn)布置如圖6。設(shè)計(jì)工作面推進(jìn)至600 m 之前，工作面每推進(jìn)50 m 觀測(cè)1 次壩體的移動(dòng)變形值；工作面推進(jìn)600 m 至1 800 m 過程中，每推進(jìn)10 m 觀測(cè)1 次；工作面推進(jìn)1 800 ～2 000 m過程中，每推進(jìn)50 m 觀測(cè)1 次。

圖6 壩下開采壩體移動(dòng)變形測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.6 Layout of measuring points of movement and deformation of mining dam body under the dam

選取壩體中部1#、2#和3#測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)結(jié)果，分析壩體受采動(dòng)影響的移動(dòng)變形規(guī)律，工作面推進(jìn)過程中3 個(gè)測(cè)點(diǎn)的下沉值見表2。

表2 工作面推進(jìn)過程中3 個(gè)測(cè)點(diǎn)的下沉值Table 2 Subsidence values of 3 measuring points during the advancement of working face

依據(jù)表2 中工作面不同推進(jìn)長(zhǎng)度下壩體1#、2#和3#測(cè)點(diǎn)的下沉值，繪制的壩體上3 個(gè)測(cè)點(diǎn)受采動(dòng)影響下的下沉變化曲線如圖7。

由圖7 中測(cè)點(diǎn)下沉變化曲線可知：1#、2#和3#測(cè)點(diǎn)受采動(dòng)影響的下沉變化趨勢(shì)基本相同，受采動(dòng)的影響起始點(diǎn)在600 m 左右，在工作面推進(jìn)至1 500 m 以后各測(cè)點(diǎn)處壩體的下沉基本平穩(wěn)；工作面推至1 800 m 左右時(shí)，其中1#測(cè)點(diǎn)和2#測(cè)點(diǎn)處壩體達(dá)到最大下沉，最大下沉值為7.077 m，3#測(cè)點(diǎn)處壩體的最大下沉值為7.032 m。

圖7 受采動(dòng)影響下壩體上3 個(gè)測(cè)點(diǎn)的下沉變化曲線Fig.7 Subsidence variation curves of three measuring points on the dam body under the influence of mining

實(shí)測(cè)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比如圖8。

圖8 實(shí)測(cè)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比圖Fig.8 Comparison between measured results and numerical simulation results

從圖8 壩體中部位置的下沉情況對(duì)比可知：模擬得到壩體中心位置的下沉過程變化曲線與實(shí)測(cè)結(jié)果中1#測(cè)點(diǎn)變化曲線基本吻合，模擬得到壩體最終的下沉值為7.17 m，與壩體真實(shí)的最大下沉值7.077 m 相比，絕對(duì)誤差為0.093 m，誤差較小。同時(shí)，上述壩體的移動(dòng)變形過程經(jīng)歷了實(shí)測(cè)工作面采動(dòng)后地表下沉曲線的各個(gè)位置，符合地表移動(dòng)變形特征，也證明了局部方法分析方法具有一定科學(xué)性和合理性。

4 結(jié) 語

1）提出了用淺部開挖替代煤層開采的局部放大分析方法。

2）壩體經(jīng)歷了從拉伸變形破壞到壓縮-還原的交替變化過程，只是各部位出現(xiàn)拉伸-壓縮轉(zhuǎn)變過程的時(shí)間節(jié)點(diǎn)不同，受采動(dòng)影響開始階段背水坡側(cè)壩腳先經(jīng)歷拉伸變形破壞，其次為迎水坡側(cè)壩體，最后為壩體中部位置。經(jīng)歷由拉伸轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s的過程也是由背水坡側(cè)壩體開始，其次為迎水坡側(cè)壩體，最后為壩體中部位置。

3）數(shù)值模擬得到壩體的最大下沉值為7.17 m，與實(shí)測(cè)結(jié)果7.077 m 相比，絕對(duì)誤差為0.093 m，誤差較小，驗(yàn)證了構(gòu)建的壩下開采壩體變形破壞特征簡(jiǎn)化分析方法的科學(xué)性和合理性。