(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111425933.1 (22)申请日 2021.11.24 (71)申请人 淮北矿业股份有限公司 地址 235000 安徽省淮北市相山区人民中 路276号 (72)发明人 姜涛　许子坤　刘学文　周闻天　 董祥林　李建　曹矿勤　杜波　 (74)专利代理 机构 重庆乐泰知识产权代理事务 所(普通合伙) 50221 代理人 林慰敏 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G01N 33/24(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种承压含水松散层区域失水压缩量分布 的计算方法 (57)摘要 本申请提供了一种承压含水松散层区域失 水压缩量分布的计算方法， 包括有以下方法步 骤： S1、 获取监测区域目标含水层水位； S2、 获取 目标含水层各部分土体应力应变关系； S3、 计算 土骨架所承担的有效应力； S4、 计算1天内目标含 水层的土体应变变化； S5、 计算目标时间内目标 含水层的土体压缩量； S6、 绘制承压含水松散层 区域失水压缩量分布图； 本发明进行全孔取样， 获取各项数据， 通过力学实验获取目标土层的各 种特征， 通过目标含水层水位的变化量计算孔隙 水压力的减少量， 获取土体骨架所承担的应力增 量。 获取区域内不同孔位目标含水层的压缩量， 绘制等值线形成承压含水松散层区域失水压缩 量分布图。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 114297950 A 2022.04.08 CN 114297950 A 1.一种承压含水松散层区域失水压缩量分布的计算方法， 其特征在于， 包括有以下方 法步骤： S1、 获取监测区域目标含水层水位： 在监测区域施工水文观测孔， 同时进行全孔取芯， 下入水位传 感器对孔内水位进行实时监测， 每隔一天采集一次水位数据 其中i为第i个 水文观测孔， j为第j次观测； S2、 获取目标含水层各部分土体应力应变关系： 根据取芯结果， 记录目标含水层的厚度 Hk， 记录上覆着 岩土层的厚度Hso， 以及测定其饱和密度ρ so； S3、 计算土骨架所承担的有效应力： 根据饱和土有效应力原理土骨架所承担的有效应 力为σ'＝σ ‑μw， 其中σ 为土体所承受的总应力， μw为孔隙水压力， σ'为土骨架所承受的有效应 力； 土体所承受的总应力的计算公式为： 其中o为至目标含水层顶板土层 的总层数， Hso为第o层图的厚度， ρ so为第o层土的饱和密度； S4、 计算1天内目标含水层的土体应变变化： 第i个水文孔第j天土骨架所承担的有效应 力为 第j+1天土骨架所承担的有效应力为 则目标含水层第j天到第j+1天应变变 化量为 S5、 计算目标时间内目标含水层的土体压缩量： 根据目标含水层土体的应力应变关系， 则第i个水文孔第j天到第j+ 1天内目标含水层的压缩量为 其中 为第i个水文孔第j天到第j+1 天内目标含水层的压缩量； S6、 绘制承压含水松散层区域失水压缩量分布图： 重 复S1至S5， 计算各个孔位目标含水 层压缩量， 并绘制压缩量 等值线， 形成承压含水松散层区域失水压缩量分布图。 2.根据权利要求1所述的一种承压含水松散层区域失水压缩量分布的计算方法， 其特 征在于， 所述S1 中的目标含水层的水文观测孔在监测区域内至少均匀施工5个； 将钻孔施工 至所要计算的目标含 水层以下， 同时进 行全孔取芯； 在 钻孔内下套 管至目标含水层， 使其与 其他含水层隔绝 不会产生水力沟通， 下入水位传感器对孔内水位进行实时监测。 3.根据权利要求2所述的一种承压含水松散层区域失水压缩量分布的计算方法， 其特 征在于， 所述钻孔施工过程中钻孔设备在 进行转孔的时候， 钻孔速度控制柜在200 ‑300min/ r， 所述钻孔设备在钻孔的时候， 钻孔扭矩控制在1200 ‑1500N， 所述钻孔设备在进行转孔的 时候， 通过注水 管进行淋湿钻头 。 4.根据权利要求1所述的一种承压含水松散层区域失水压缩量分布的计算方法， 其特 征在于， 所述S2中将目标含 水层分为 10层， 测定其物理力学特性， 分析其排水条件下的应力 应变曲线， 总结其应力应 变关系为 ε＝f( σ )。 5.根据权利要求1所述的一种承压含水松散层区域失水压缩量分布的计算方法， 其特 征在于， 所述S1中的水位数据检测采用的是水位传感器进行检测， 所述S2中的含水层的厚 度和岩土层的厚度均采用游标卡尺进 行精度测量， 所述S 3中的孔隙水压力采用压力 传感器权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114297950 A 2进行检测。 6.根据权利要求1所述的一种承压含水松散层区域失水压缩量分布的计算方法， 其特 征在于， 所述S3中的土体所承受的总应力的计算公式中假设第i个水文孔第j天的水位为 则此时孔隙水压力为 此时土骨架所承担的有效应力为： 7.根据权利要求1所述的一种承压含水松散层区域失水压缩量分布的计算方法， 其特 征在于， 所述S4中在计算处理土骨架所承担的有效应力 之前， 通过钻孔内的各个检测设备 进行检测数值， 且在每天进行检测数值之前， 先对转孔内的各个检测设备进行复位初始 化， 提高检测设备的检测精准度。 8.根据权利要求1所述的一种承压含水松散层区域失水压缩量分布的计算方法， 其特 征在于， 所述S5中由于上覆岩土层的重力， 目标含水层一旦被压缩， 即便此后水位变高， 孔 隙水压力变化， 目标含水层厚度一般也不会反弹， 因此若 若 若目标时间区间为第j天到第j+m天， 则该时间区间内目标含水层压缩量为 9.根据权利要求1所述的一种承压含水松散层区域失水压缩量分布的计算方法， 其特 征在于， 所述S6中的绘制压缩量等值线采用曲线拟合算法进行绘制， 所述曲线拟合算法对 于平面上给定的点(xi， yi)(i＝0， 2， ..， m)， 要寻找y与x之间的近似函数关系y＝p(x)， 插值 法要求曲线 准确通过每个给定点(xi， yi)； 而m较大时无论是高次插值还是分段低 次插值都将很复杂， 数据(xi， yi)由检测得到的， 总会带有观测误差， 刻意要求 并不能反映真实的函数关系， 反而会引起 的波动加剧， 因此用 近似描述已知数据(xi， yi)(i＝0， 1， 2， …， m)， 不必要求在每个点xi处， 误差 都为0， 所有点处的某种 总体误差最小即可， 所述曲线拟合 算法的计算公式如下： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114297950 A 3