谈基于ADINA对煤矿采空区的建模

张晓杰 赵 静 孙晓林/华北理工大学迁安学院

谈基于ADINA对煤矿采空区的建模

张晓杰 赵 静 孙晓林/华北理工大学迁安学院

以淮北市煤矿采空区为例，在查阅大量的文献资料的基础上，以有限元分析软件ADINA为平台建立模型。本文建模过程进行了阐述，从而为提出在煤矿采空上方建造高层建筑的可行性提供理论依据创造条件。

煤矿采空区；ADINA；建模

一、工程概述

淮北市拟建一住宅区，场地大小约为600m2，处于采煤沉陷区上方，如图1所示。按前期规划，建筑住宅高度为10～18层，矿区水位埋深为3～4m，采用ADINA软件进行非线性有限元分析。

图1 煤层开采平面分布图及剖面图

二、模型设计

（一）基本假设

假设岩体为一种均匀的、各向同性的介质，符合莫尔-库仑弹塑性模型；岩层地表视为水平；各岩层几何形状规则，厚度均匀；在采空区上覆岩体中不存在造成采空区不连续的因素；采空区不考虑时间效应，开挖是一次性形成的。

（二） 模型几何尺寸和边界条件

在采空区，岩体受到采动影响的范围一般为采空区跨度的3～5倍，超过该范围的岩体所受的影响可忽略不计。采空区位于拟建区域，模型在采空区水平方向取800m；在垂直方向上，从采空区底部下40米起延伸至地面模型高度为505m，采用800m×505m模型。模型左右两侧Y向位移为零，只允许有垂直位移；模型底部边界只允许有水平位移，Z向垂直位移为零。

三、建模过程

（一）几何建立模型

根据采空区的结构特点，利用ADINA Native几何建模方式，建模按照一定的顺序建立2D模型：几何点→线→面[1]，计算模型的几何尺寸见图1剖面图。……