專利名稱：采動(dòng)影響區(qū)的地基穩(wěn)定評估方法及立塔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地基穩(wěn)定評估技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及采動(dòng)影響區(qū)的地基穩(wěn)定評 ^f古方法及立^荅方法。
背景技術(shù)：
大面積采煤會(huì)對礦區(qū)周圍產(chǎn)生采動(dòng)影響，這是礦區(qū)地面發(fā)生沉降、塌坑、 開裂、地面上建筑物損壞的主要原因。
煤礦采動(dòng)影響區(qū)地基的穩(wěn)定與否對特高壓塔基的選取以及輸電線路的鋪 設(shè)至關(guān)重要，因此需要對煤礦采動(dòng)影響區(qū)地基的穩(wěn)定性進(jìn)行評估，并據(jù)此確 定立塔方案，而目前對特高壓線路過大面積煤礦采動(dòng)影響區(qū)還無系統(tǒng)的地基
穩(wěn)、定"i平估方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供釆動(dòng)影響區(qū)的地基穩(wěn)定評估方法，以評 價(jià)1000kV特高壓線路通過的大面積煤礦采動(dòng)影響區(qū)的地基是否穩(wěn)定。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案 一種采動(dòng)影響區(qū)的地基穩(wěn)定評估方法，包括 選定輸電線路過采動(dòng)影響區(qū)的線路走向及塔位； 獲取采動(dòng)影響區(qū)的巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)；
利用所述巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)確定所述線路走向預(yù)定寬度范圍內(nèi)及 所述塔位附近的釆動(dòng)影響區(qū)的地表的移動(dòng)變形參數(shù)； 根據(jù)所述移動(dòng)變形參數(shù)得出地基穩(wěn)定性評估結(jié)果。 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種采動(dòng)影響區(qū)的立塔方法，包括 選定輸電線路過采動(dòng)影響區(qū)的塔位； 獲取采動(dòng)影響區(qū)的巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)；利用所述巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)確定所述塔位附近的采動(dòng)影響區(qū)的地
表的移動(dòng)變形參數(shù)；
根據(jù)所述移動(dòng)變形參數(shù)得出地基穩(wěn)定性評估結(jié)果；
根據(jù)所述評估結(jié)果釆取相應(yīng)措施；
進(jìn)行塔基變形監(jiān)測；
進(jìn)行;荅基維護(hù)。
從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明利用巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)確定 所述塔位附近的采動(dòng)影響區(qū)的地表的移動(dòng)變形參數(shù)，并據(jù)此評估采動(dòng)影響區(qū) 的穩(wěn)定性，滿足了特高壓線路過采動(dòng)影響區(qū)地基穩(wěn)定性的評估需要。本發(fā)明 實(shí)施例還利用上述評估結(jié)果確定立塔所應(yīng)采取的措施并進(jìn)行了塔位優(yōu)化以及 塔基的監(jiān)測、維護(hù)，保證了特高壓線路在采動(dòng)影響區(qū)的順利架設(shè)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí) 施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面 描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講， 在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以才艮據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一釆動(dòng)影響區(qū)地基穩(wěn)定評估方法流程圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二采動(dòng)影響區(qū)的立塔方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而 不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做 出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明實(shí)施例公開了采動(dòng)影響區(qū)的地基穩(wěn)定評估方法，其具體流程如圖1 所示，包括以下步驟
5步驟Sll、選定輸電線路過釆動(dòng)影響區(qū)的線路走向及塔位。
其中，步驟S11具體為 步驟Slll、圖上初選，現(xiàn)場3喬勘。 步驟S112、優(yōu)選分析，確定線路走向和塔位。 步驟S12、獲取采動(dòng)影響區(qū)的巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)。 其中，所述釆動(dòng)影響區(qū)為未采區(qū)、開采區(qū)和采空區(qū)中的任意一個(gè)或任意 組合；所述巖土參數(shù)包括最大主應(yīng)力。、最小主應(yīng)力^、巖土體粘結(jié)力c、巖 土體內(nèi)摩擦角^;所述采動(dòng)影響參數(shù)包括采動(dòng)影響區(qū)主要影響半徑r、開采區(qū) 域D、釆厚M、采深H、主要影響角正切tan〃、煤層傾角a等。
步驟S13、利用步驟S12獲取的巖土參數(shù)對所述線路走向預(yù)定寬度范圍內(nèi) 及所述塔位附近的采動(dòng)影響區(qū)的地表特性進(jìn)行定性分析，判斷地表是否會(huì)發(fā) 生移動(dòng)變形。
其中，所述定性分析具體為采用FLAC軟件對巖土參數(shù)一最大主應(yīng)力^、 最小主應(yīng)力^、巖土體粘結(jié)力c、巖土體內(nèi)摩擦角^進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，得出 移動(dòng)變形定性參數(shù)fs,其計(jì)算公式為
當(dāng)/30時(shí)，地表將不會(huì)發(fā)生移動(dòng)變形，直接進(jìn)入步驟S15,當(dāng)/、〉0時(shí)， 地表將會(huì)發(fā)生移動(dòng)變形，進(jìn)入步驟S14。
步驟S14、利用在步驟S12中獲取的采動(dòng)影響參數(shù)對所述線路走向預(yù)定寬 度范圍內(nèi)及所述塔位附近的采動(dòng)影響區(qū)的地表特性進(jìn)行定量分析。
其中，定量分析具體為將采動(dòng)影響參數(shù)r、 D輸入概率積分法模型得出 移動(dòng)變形定量參數(shù)。才艮據(jù)采動(dòng)影響區(qū)范圍不同，所述移動(dòng)變形定量參數(shù)的具 體叫法略有不同，當(dāng)所述釆動(dòng)影響區(qū)為未采區(qū)或開采區(qū)時(shí)，所述移動(dòng)變形定 量參數(shù)為最大預(yù)測移動(dòng)變形參數(shù)，當(dāng)所述采動(dòng)影響區(qū)為采空區(qū)時(shí)，所述移動(dòng) 變形定量參數(shù)為最大殘余移動(dòng)變形參數(shù)。
根據(jù)資源利用和環(huán)境保護(hù)的需要，煤炭部門制定了衡量礦山大面積開采 引起的巖層和地表采動(dòng)影響的數(shù)量指標(biāo)，它們主要是下沉、傾斜、水平變形、 曲率等。與之相對應(yīng)，本發(fā)明實(shí)施例中的移動(dòng)變形定量參數(shù)為下沉值r(x，力、
(公式l)傾斜值/(x,力、水平變形值f(x,力、曲率A:(x,力，其中，傾斜值/(x,力、水平變形 值s(x,力、曲率A:O,力又可細(xì)分為X軸方向傾斜值"x,力、y軸方向傾斜值z;(x,力、 X軸方向水平變形值&(jc,力、y軸方向水平變形值^(x，力、X軸方向曲率、(x，力、
y軸方向曲率、0,力。
移動(dòng)變形定量參數(shù)的獲取是通過將在步驟S12中獲取的釆動(dòng)影響參數(shù)一 釆動(dòng)影響區(qū)主要影響半徑r、開采區(qū)域D、采厚M、釆深H、主要影響角正切tan/ 、 煤層傾角a輸入概率積分法模型計(jì)算得出的。對于高壓線路方向預(yù)定寬度范圍 內(nèi)地表上任一點(diǎn)(以x、 y表示該點(diǎn)的相對坐標(biāo))或所述塔位附近地表任一點(diǎn) (以x、 y表示該點(diǎn)相對塔位的坐標(biāo))的最大移動(dòng)變形參數(shù)，可通過以下概率 積分法模型得出
『"力=『曙 J];.exp(-"(")2，-力2)械 (公式2 )
W,力==『腿.JJ^^exp(—力W(公式3 )
W，力== L . fJ^W冗(")2+2(")V械(公式4 )
0,力=L^f^" exp(—J"，一力)械(公式5 )
D rV r 乂 A
="鵬卩與[^f^_ 1 ("—力2 ，_力2)械(公式6 )
exp(—;r ——^~~ 廠
(公式7)
*)=，《卩與^^-1 fie i>J r 、 r
exp(-x)2，—力、喊
(公式8)
其中，11、 g為自變量，『_為地表充分釆動(dòng)時(shí)最大下沉值，"max為地表 充分采動(dòng)時(shí)最大水平移動(dòng)值。
本發(fā)明實(shí)施例采用了中國礦業(yè)大學(xué)(北京)研制的MSAS開采沉陷分析系
統(tǒng)(基于上述^f莫型的專有軟件)進(jìn)行了建模計(jì)算。
7在實(shí)際應(yīng)用中，由于上述^t型計(jì)算頗為復(fù)雜，我們可利用以下公式9-12
得出采動(dòng)影響區(qū)充分開采時(shí)最大下沉值『_、最大傾斜值《x,力^、最大水平變
形值s(x,力脂x、最大曲率;t(jc，力咖x，并以此為依據(jù)做出地基穩(wěn)定性評估。
『陋=購咖" (公式9)
其中，
其中， 其中，
式中
<formula>formula see original document page 8</formula>
.nax=±r/V^a±0.4r。 x,為最大值所在位置的x軸坐標(biāo)，q為下沉系數(shù)，b為水平移動(dòng)
系數(shù)，"為煤層傾角
由于，=
tan々
其中，tan"為主要影響角正切。
將公式13代入公式9-12進(jìn)行換算可得
<formula>formula see original document page 8</formula>
從上述公式可以看出在地表最大移動(dòng)變形量中，傾斜、曲率、水平變 形的最大值與深厚比H/M有直接的數(shù)值關(guān)系，除此之外它們還與a、 M、 q、 b 等參量有關(guān)；而下沉的最大值與深厚比H/M沒有直接的數(shù)值關(guān)系而是受下沉 系數(shù)q的影響，下沉系數(shù)q的大小則取決于采煤方法、頂板管理方法、開采 范圍大小、開釆時(shí)間、覆巖參數(shù)、松散層厚度等。
步驟S15、根據(jù)定性及定量分析確定地基穩(wěn)定性評估結(jié)果。其中，步驟S15具體為
當(dāng)步驟S13求得的移動(dòng)變形定性數(shù)值時(shí)，確定所述采動(dòng)影響區(qū)的地 基穩(wěn)定；
當(dāng)fs〉0時(shí)，依據(jù)步驟S14得出的移動(dòng)變形定量參數(shù)確定地基穩(wěn)定性評估 結(jié)果。本發(fā)明實(shí)施例選取移動(dòng)變形定量參數(shù)中的傾斜值與水平變形值作為評 估地基穩(wěn)定性的主要參考數(shù)據(jù)，具體為
當(dāng)/0,力<3%。或e(;c,力《2。/。。時(shí)，確定所述采動(dòng)影響區(qū)的地基穩(wěn)定； 當(dāng)/(x,力〉3。/。?；騟(jc,力〉2。/。o時(shí)，確定所述采動(dòng)影響區(qū)的地基不穩(wěn)定。 由于深厚比H/M與移動(dòng)變形定量參數(shù)中的傾斜、水平變形最大值有著直 接的數(shù)值關(guān)系，在實(shí)踐中，可利用深厚比H/M進(jìn)行粗略的估計(jì)，如當(dāng)H/M>100 時(shí)，確定所述采動(dòng)影響區(qū)的地基穩(wěn)定；當(dāng)H/NK100時(shí)，確定所述采動(dòng)影響區(qū) 的地基不穩(wěn)定。
上述實(shí)施例以移動(dòng)變形參數(shù)為依據(jù)對釆動(dòng)影響區(qū)的地表特性進(jìn)行分析， 得出采動(dòng)影響區(qū)的穩(wěn)定性評估，為1000kV特高壓線路過大面積煤礦采動(dòng)影響 區(qū)提供了理論支持，滿足了實(shí)際工程中對高壓線路過采動(dòng)影響區(qū)地基穩(wěn)定性 的評估需要。
此外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種采動(dòng)影響區(qū)的立塔方法，圖2示出了 該方法的實(shí)現(xiàn)步驟，包括
步驟S21 -S25與上述步驟S11-S15基本相同，其區(qū)別僅在于，在本發(fā)明 實(shí)施例中只對塔位附近地表特性進(jìn)行分析評價(jià)其穩(wěn)定性。
步驟S26、根據(jù)步驟S25得出的評估結(jié)果釆取相應(yīng)措施。
其中，所述相應(yīng)措施包括輔助措施、基礎(chǔ)措施、地基處理措施等。
步驟S26具體為
當(dāng)所述評估結(jié)果為穩(wěn)定時(shí)，采取輔助措施； 其中，所述輔助措施為加長地腳螺栓；
當(dāng)所述評估結(jié)果為不穩(wěn)定時(shí)，采取輔助措施和基礎(chǔ)措施或同時(shí)采取輔助 措施、1^i;措施和地基處理措施。其中，所述基礎(chǔ)措施為采取大板基礎(chǔ)型式和/或加高塔高，所述地基處理 措施為填充或注漿。
在所述評估結(jié)果不穩(wěn)定時(shí)，需要根據(jù)傾斜值/(x，力、水平變形值e(X,力、下 沉值r(JC,力的具體取值范圍來確定輔助措施、基礎(chǔ)措施、地基處理措施的具體
組合形式
當(dāng)3%。</(x，力<15%。時(shí)，需采取輔助措施和基礎(chǔ)措施，即采取大板基礎(chǔ) 型式加碎石墊層，輔以加長地腳螺栓、可更換纟荅腳板等可調(diào)結(jié)構(gòu)，同時(shí)加強(qiáng) 塔基的整體強(qiáng)度和剛度，并在下沉值『(x,力^0時(shí)，將桿塔加高，加高值為
l,，力l;
當(dāng)15。/。。〈《x,力時(shí)，同時(shí)采取輔助措施、_^5出措施和地基處理措施。
另外，優(yōu)選的，可進(jìn)行特高壓線路徑選擇和塔位優(yōu)化，如首先深厚比 H/M大于100的地段，其次為H/M大于50的地段，盡量避開H/M小于50的地 段。
步驟S27、進(jìn)行塔基變形監(jiān)測。
其中，塔基變形監(jiān)測具體包括塔基沉降觀測、塔體傾斜觀測、塔間距 觀測和線路弧垂度測算。
步驟S28、進(jìn)行塔基維護(hù)。
其中，步驟S28具體為及時(shí)進(jìn)行塔基傾斜調(diào)整、進(jìn)行線路弧垂調(diào)整和 其它應(yīng)急處理措施。
上述實(shí)施例利用評估結(jié)果確定立塔所應(yīng)采取的措施并進(jìn)行了塔位優(yōu)化以 及塔基的監(jiān)測、維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了特高壓線路在采動(dòng)影響區(qū)的鋪設(shè)，使采動(dòng)影響 區(qū)內(nèi)特高壓線路最大限度地少占壓資源，保證了特高壓線路在采動(dòng)影響區(qū)架 設(shè)的順利進(jìn)行。
本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都 是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用 本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易 見的，本文中所定義的一舶:原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例， 而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1、一種采動(dòng)影響區(qū)的地基穩(wěn)定評估方法，其特征在于，包括選定輸電線路過采動(dòng)影響區(qū)的線路走向及塔位；獲取采動(dòng)影響區(qū)的巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)；利用所述巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)確定所述線路走向預(yù)定寬度范圍內(nèi)及所述塔位附近的采動(dòng)影響區(qū)的地表的移動(dòng)變形參數(shù)；根據(jù)所述移動(dòng)變形參數(shù)得出地基穩(wěn)定性評估結(jié)果。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述巖土參數(shù)包括最大主應(yīng) 力。、最小主應(yīng)力^、巖土體粘結(jié)力c、巖土體內(nèi)摩擦角^;所述采動(dòng)影響參 數(shù)包括采動(dòng)影響區(qū)主要影響半徑r、開采區(qū)域D、采厚M、采深H、主要影響 角正切tan々或煤層傾角a 。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述移動(dòng)變形參數(shù)包括移動(dòng) 變形定性參數(shù)fs,所述根據(jù)所述移動(dòng)變形參數(shù)得出地基穩(wěn)定性評估結(jié)果具體 為當(dāng)/^0時(shí)，確定所述采動(dòng)影響區(qū)的地基穩(wěn)定。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述fs〉0時(shí)，所述移動(dòng) 變形參數(shù)還包括移動(dòng)變形定量參數(shù)，所述移動(dòng)變形定量參數(shù)包括傾斜值 《;c,力、水平變形值e(x,力，其中，x、 y為所述線路走向預(yù)定寬度范圍內(nèi)或所 述塔位附近地表任一點(diǎn)的相對坐標(biāo)；所述根據(jù)所述移動(dòng)變形參數(shù)得出地基穩(wěn)定性評估結(jié)果具體為 當(dāng)/(x，力《3。/。。或￡(>,力<2%。時(shí)，確定所述釆動(dòng)影響區(qū)的地基穩(wěn)定； 當(dāng)/0,力〉3。/。?；騘c,力〉2。/。。時(shí)，確定所述采動(dòng)影響區(qū)的地基不穩(wěn)定。
5、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)確定所述線路走向預(yù)定寬度范圍內(nèi)及所述塔位附近的采動(dòng)影響區(qū)的地表的移動(dòng)變形參數(shù)具體為利用所述q、 ^、 c、 ^計(jì)算得出所述fs,,— l + sinp |l + sinp計(jì)算公式為人_ r 1 — sin p V1 - sin p 。
6、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述巖土參數(shù)及釆 動(dòng)影響參數(shù)確定所述線路走向預(yù)定寬度范圍內(nèi)及所述塔位附近的釆動(dòng)影響區(qū)的地表的移動(dòng)變形參數(shù)具體為利用所述r、 a計(jì)算得出所述/(x,力和e(x,力， 計(jì)算公式為/0,力=^^;其中，x = o;s(;c,y)二土1.52^^ 。^中，x = ±^^ ±0.4r。 r V2兀式中壞乙為地表充分采動(dòng)時(shí)最大下沉值，b為水平移動(dòng)系數(shù)，"為煤層 傾角。
7、 一種采動(dòng)影響區(qū)的立塔方法，其特征在于，包括 選定輸電線路過采動(dòng)影響區(qū)的塔位； 獲取采動(dòng)影響區(qū)的巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)；利用所述巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)確定所述塔位附近的采動(dòng)影響區(qū)的地 表的移動(dòng)變形參數(shù)；根據(jù)所述移動(dòng)變形參數(shù)得出地基穩(wěn)定性評估結(jié)果； 根據(jù)所述評估結(jié)果采取相應(yīng)措施； 進(jìn)行塔基變形監(jiān)測； 進(jìn)行塔基維護(hù)。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述相應(yīng)措施包括輔助措施、 基礎(chǔ)措施和/或地基處理措施。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述依據(jù)評估結(jié)果采取相應(yīng) 措施進(jìn)行處理具體為當(dāng)所述評估結(jié)果為穩(wěn)定時(shí)，采取輔助措施；當(dāng)所述評估結(jié)果為不穩(wěn)定時(shí)，采取輔助措施和基礎(chǔ)措施或同時(shí)采取輔助 措施、基礎(chǔ)措施和地基處理措施。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述輔助措施為加長地腳 螺栓，所述基礎(chǔ)措施為采取大板基礎(chǔ)型式和/或加高塔高，所述地基處理措施 為填充或注漿。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了采動(dòng)影響區(qū)的地基穩(wěn)定評估方法，所述方法為選定輸電線路過采動(dòng)影響區(qū)的線路走向及塔位，利用獲取到的采動(dòng)影響區(qū)的巖土參數(shù)及采動(dòng)影響參數(shù)確定所述線路走向預(yù)定寬度范圍內(nèi)及所述塔位附近的采動(dòng)影響區(qū)的地表的移動(dòng)變形參數(shù)，并根據(jù)所述移動(dòng)變形參數(shù)得出地基穩(wěn)定性評估結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，通過上述方法可實(shí)現(xiàn)對輸電線路走向預(yù)定寬度范圍內(nèi)及塔位附近的地表穩(wěn)定性的評估，滿足了特高壓線路過采動(dòng)影響區(qū)地基穩(wěn)定性的評估需要。本發(fā)明實(shí)施例同時(shí)還提供了一種采動(dòng)影響區(qū)的立塔方法，保證了特高壓線路在采動(dòng)影響區(qū)的順利架設(shè)。
文檔編號(hào)E02D27/42GK101591988SQ200910139760
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者揚(yáng) 丁, 波 夏, 孟慶輝, 曹玉杰, 李勇偉, 李喜來, 李振華, 李耀林, 杜國良, 梁政平, 段松濤, 毛彤宇, 秦慶芝, 劍 賈, 韓先才, 高文龍, 群 龔, 龔永光 申請人:中國電力工程顧問集團(tuán)公司;國家電網(wǎng)公司;北京國電華北電力工程有限公司