地下开采对市政设施安全影响及其评估方法的研究
发布时间：2024-02-15 03:53
地下采矿已经形成了大量的地表沉降变形区,并对区埋地管网及市政设施的安全造成严重影响。因而,构建采矿影响区市政设施三维数字化系统,并对变形影响进行分析和评价具有重要的理论意义与实际应用价值。本文基于实际工程通过对埋地管网的三维体系可视化建模及其信息集成和资料分析,建立了评估分析方法,主要研究内容和结论如下。1.基于矿山开采实际情况,模拟出不同开采充填接顶率条件下各阶段开采诱发的地表沉降和岩移规律,根据地表变形值对建筑物安全作出定性评估与区化,并研究了地表变形对建筑物安全的影响及两者变形关系;2.采用SQL Server 2008建立了地下管网的数据库,并通过数据转换使用ArcMap绘制了管线的数字专图。引入壳体理论等效模型计算方法,通过有限元软件模拟分析,得出了复杂开采背景下管道的详细受力情况,建立了管网安全性的数学评价模型,提出了危险区段的加固措施;3.基于实例应用BIM技术,分步、快速、批量地构建了整体的三维数字模型,并对三维模型进行渲染处理;应用BIM技术做了管网碰撞检测和漫游的扩展应用,构建了三维模型空间分析的数字化体系;4.基于管网的安全评估方法,构建了多元素耦合风险评价体系。...
【文章页数】：138 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题目的和意义
1.2 国内外研究现状及主要研究内容
1.2.1 国内外矿山地表变形及其对环境影响研究现状
1.2.2 国内外沉降区建筑基础稳定性发展现状
1.2.3 采空沉陷区管网安全的研究背景及发展趋势
1.2.4 地下管网安全研究现状
1.2.5 三维数字可视化建模的发展现状
1.2.6 BIM建模及应用的发展现状
1.3 主要研究内容
第二章 地下工程及地质特征概述
2.1 马城铁矿工程概况
2.1.1 交通地貌
2.1.2 工程地质概况
2.1.3 马城铁矿地层组成
2.1.4 开采概况
2.2 地下开采引起地表移动变形的数值模拟分析
2.2.1 数值模拟模型的建立
2.2.2 岩石力学参数的确定
2.2.3 数值模拟与分析
2.3 矿区周边地下管网概述
2.3.1 城市地下管网的特点
2.3.2 地下管网的数据结构
2.4 地下工程的数据规划
2.4.1 建立地下管网数据库
2.4.2 基于ArcMap的数字地图编制
2.5 本章总结
第三章 地下开采对市政设施安全的影响机制
3.1 开采变形对建筑物安全影响的分析
3.1.1 地表沉降对建筑物的影响
3.1.2 地表倾斜对建筑物的影响表现
3.1.3 水平变形对建筑物安全影响的分析
3.1.4 地表移动与变形的预测
3.2 地表变形与建筑物变形的关系
3.2.1 沉降关系
3.2.2 倾斜关系
3.2.3 水平变形关系
3.2.4 建筑物变形情况
3.3 开采影响下管道的变形规律研究
3.3.1 壳体理论及管道有限元模型的建立
3.3.2 基于等效弹簧边界条件下管道的变形模拟分析
3.4 埋地管道的安全性评估
3.4.1 均值一次二阶矩法
3.4.2 Monte Carlo法
3.5 管道连接处不同工况分析及处理
3.5.1 不同接口材料的受力状态分析
3.5.2 响应面法
3.5.3 单因素分析法
3.5.4 分析结果
3.6 变形区管网系统的安全加固方案设计
3.6.1 地表变形对埋地管道安全的影响
3.6.2 管道的安全防护措施
3.7 本章总结
第四章 地下开采诱发地表变形对各类设施三维立体空间影响特点分析
4.1 区域三维体系构建
4.1.1 三维建模的理论探究
4.1.2 三维数字体系构建流程及工程实例
4.2 基于BIM的三维模型应用
4.2.1 管网的碰撞检测
4.2.2 漫游监测
4.3 本章总结
第五章 变形区市政设施的安全区化
5.1 多因素耦合的管网系统风险分析指标体系
5.1.1 分析指标的选取
5.1.2 分析指标的权重计算
5.1.3 风险分析
5.2 基于GIS管网系统风险评估
5.2.1 定性评估
5.2.2 定量评估
5.2.3 评估方法对比
5.3 变形区建筑设施安全性的区化
5.3.1 我国评定建筑物破坏的标准
5.3.2 基于GIS建筑设施的安全性区化
5.4 本章总结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢
本文编号：3899158
【文章页数】：138 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题目的和意义
1.2 国内外研究现状及主要研究内容
1.2.1 国内外矿山地表变形及其对环境影响研究现状
1.2.2 国内外沉降区建筑基础稳定性发展现状
1.2.3 采空沉陷区管网安全的研究背景及发展趋势
1.2.4 地下管网安全研究现状
1.2.5 三维数字可视化建模的发展现状
1.2.6 BIM建模及应用的发展现状
1.3 主要研究内容
第二章 地下工程及地质特征概述
2.1 马城铁矿工程概况
2.1.1 交通地貌
2.1.2 工程地质概况
2.1.3 马城铁矿地层组成
2.1.4 开采概况
2.2 地下开采引起地表移动变形的数值模拟分析
2.2.1 数值模拟模型的建立
2.2.2 岩石力学参数的确定
2.2.3 数值模拟与分析
2.3 矿区周边地下管网概述
2.3.1 城市地下管网的特点
2.3.2 地下管网的数据结构
2.4 地下工程的数据规划
2.4.1 建立地下管网数据库
2.4.2 基于ArcMap的数字地图编制
2.5 本章总结
第三章 地下开采对市政设施安全的影响机制
3.1 开采变形对建筑物安全影响的分析
3.1.1 地表沉降对建筑物的影响
3.1.2 地表倾斜对建筑物的影响表现
3.1.3 水平变形对建筑物安全影响的分析
3.1.4 地表移动与变形的预测
3.2 地表变形与建筑物变形的关系
3.2.1 沉降关系
3.2.2 倾斜关系
3.2.3 水平变形关系
3.2.4 建筑物变形情况
3.3 开采影响下管道的变形规律研究
3.3.1 壳体理论及管道有限元模型的建立
3.3.2 基于等效弹簧边界条件下管道的变形模拟分析
3.4 埋地管道的安全性评估
3.4.1 均值一次二阶矩法
3.4.2 Monte Carlo法
3.5 管道连接处不同工况分析及处理
3.5.1 不同接口材料的受力状态分析
3.5.2 响应面法
3.5.3 单因素分析法
3.5.4 分析结果
3.6 变形区管网系统的安全加固方案设计
3.6.1 地表变形对埋地管道安全的影响
3.6.2 管道的安全防护措施
3.7 本章总结
第四章 地下开采诱发地表变形对各类设施三维立体空间影响特点分析
4.1 区域三维体系构建
4.1.1 三维建模的理论探究
4.1.2 三维数字体系构建流程及工程实例
4.2 基于BIM的三维模型应用
4.2.1 管网的碰撞检测
4.2.2 漫游监测
4.3 本章总结
第五章 变形区市政设施的安全区化
5.1 多因素耦合的管网系统风险分析指标体系
5.1.1 分析指标的选取
5.1.2 分析指标的权重计算
5.1.3 风险分析
5.2 基于GIS管网系统风险评估
5.2.1 定性评估
5.2.2 定量评估
5.2.3 评估方法对比
5.3 变形区建筑设施安全性的区化
5.3.1 我国评定建筑物破坏的标准
5.3.2 基于GIS建筑设施的安全性区化
5.4 本章总结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢
本文编号：3899158
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