井工煤炭開采對土壤關(guān)鍵物理性質(zhì)的影響規(guī)律研究.pdf

1、西部干旱及半干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，在受到采礦等人為擾動后，生態(tài)環(huán)境問題更加突出。土壤作為植被的載體，對動物、微生物、氣候等生態(tài)因子具有重要的影響，因此探尋開采對土壤關(guān)鍵物理性質(zhì)影響具有重要的現(xiàn)實意義。
　　目前較少學者從室內(nèi)物理模擬角度探尋開采對土壤物理性質(zhì)影響。本文依據(jù)相似理論和開采沉陷理論，采用量綱分析法推導了開采對土壤物理性質(zhì)影響的物理模型試驗相似準則及相似常數(shù)；設(shè)計了相似裝置的關(guān)鍵尺寸參數(shù)、模擬開采尺寸、開采方法及監(jiān)測系統(tǒng)，

2、研制出開采影響土壤物理性質(zhì)的三維物理模擬平臺。
　　本文合理選取52303工作面上覆巖層相似材料及其鋪設(shè)方式，實現(xiàn)了土壤相似性鋪設(shè)；提出了利用對照組和實驗組降低邊界效應的室內(nèi)物理模擬數(shù)據(jù)獲取方法及土壤取樣點水平變形值的計算規(guī)則。從沉陷影響范圍、主斷面地表水平移動和變形、開采影響范圍內(nèi)水平變形角度，分析了造成土壤物理性質(zhì)變化的開采沉陷相似的合理性。
　　通過室內(nèi)開采影響土壤物理性質(zhì)的相似模擬試驗及野外土壤取樣試驗分析發(fā)現(xiàn)，開采

3、對土壤天然含水量和容重的擾動具有空間分區(qū)特性。開采降低了壓縮區(qū)、拉伸區(qū)土壤天然含水量及拉伸區(qū)的土壤容重，提高了壓縮區(qū)和拉伸區(qū)土壤天然含水量和土壤容重的離散程度。
　　通過物理模擬實驗還發(fā)現(xiàn)，壓縮區(qū)土壤天然含水量變化與水平變形值呈現(xiàn)正相關(guān)，拉伸區(qū)土壤天然含水量變化、土壤容重變化與水平變形值均呈現(xiàn)負相關(guān)性。壓縮區(qū)土壤天然含水量比拉伸區(qū)土壤天然含水量對地表水平變形更敏感。
　　通過對開采前后土壤物理性質(zhì)空間變化分析，發(fā)現(xiàn)開采增強了