一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的方法及系统与流程

本发明涉及地质环境预测技术领域，具体涉及一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的方法及系统。

背景技术：

因为粘性土具有较好的隔水性能，一般情况下，在矿山水文地质勘探和矿坑涌水量预测时均按隔水层处理。无论是现有教科书，规范，还是技术工作者在实际研究中均忽略了粘性土在一定条件下固结释水的性质，从而导致对矿坑涌水量的预测存在较大误差，甚至是直接导致预测错误。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的方法及系统，用以解决现有对于矿坑涌水量的预测存在误差，甚至预测错误的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的方法，该方法包括：

根据预获取的粘性土压缩参数建立粘性土固结模型，粘性土压缩参数为对预设项目区域范围内的粘性土进行预处理后获取的参数；

根据预获取的预设项目区域范围内的地质参数建立三维水文地质模型；

将粘性土固结模型和三维水文地质模型耦合，预测预设项目区域范围内的矿坑涌水量。

本发明实施例具有如下优点：根据预获取的粘性土压缩参数，建立粘性土固结模型。利用该粘性土固结模型可以模拟粘性土在不同时间或者不同压力情况下释水量情况。而根据预设项目区域范围内的地质参数可以建立三维水文地质模型，通过该模型可以预测假设粘性土作为隔水层不释放水流量时的水流量情况。而将以上两个模型相耦合，则可以看到在粘性土和普通地质在不同时间段、不同压力情况下的释水情况，进而可以精确预测矿坑总涌水量。方便后续工作人员采取有效措施应用于水的防治方面，保证人身安全。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的系统，该系统包括：

处理单元，用于根据预获取的粘性土压缩参数建立粘性土固结模型，粘性土压缩参数为对预设项目区域范围内的粘性土进行预处理后获取的参数；

根据预获取的预设项目区域范围内的地质参数建立三维水文地质模型；

预测单元，用于将粘性土固结模型和三维水文地质模型耦合，预测预设项目区域范围内的矿坑涌水量。

本发明实施例具有如下优点：根据预获取的粘性土压缩参数，建立粘性土固结模型。利用该粘性土固结模型可以模拟粘性土在不同时间或者不同压力情况下释水量情况。而根据预设项目区域范围内的地质参数可以建立三维水文地质模型，通过该模型可以预测假设粘性土作为隔水层不释放水流量时的水流量情况。而将以上两个模型相耦合，则可以看到在粘性土和普通地质在不同时间段、不同压力情况下的释水情况，进而可以精确预测矿坑总涌水量。方便后续工作人员采取有效措施应用于水的防治方面，保证人身安全。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的方法流程示意图；

图2为本发明实施例2提供的一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的系统结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

本发明实施例1提供了一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的方法，具体如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的方法流程示意图，该方法包括：

步骤110，根据预获取的粘性土压缩参数建立粘性土固结模型。

粘性土压缩参数为对预设项目区域范围内的粘性土进行预处理后获取的参数。

可选的，预获取的参数至少可以包括压缩系数和压缩模量。在一个具体的例子中，粘性土压缩参数的获取方式可以通过高压固结试验获取。

高压固结试验是指测定土体在外力作用下排水、排气、气泡压缩性质的一种测试方法。在一般情况下，土体承受三个主应力作用。试验的目的在于测定测试样品在侧限和轴向排水条件下的变形和压力、变形和时间、空隙比和压力之间的关系，来绘制压缩曲线。同时，还可以求得压缩系数和压缩模量。根据压缩系数和压缩模型建立粘性土固结模型。绘制压缩曲线，可以观测不同时间段，粘性土的变形情况。不同压力下粘性土变形的情况，不同压力下，粘性土颗粒之间的空隙比等等。而根据预获取的粘性土压缩参数建立粘性土固结模型，实际是将粘性土压缩参数代入预设定的软件中建立粘性土固结模型。也就是粘性土固结模型有一个初始的形态，需要将这些参数代入这些初始模型中即可，例如feflow软件。

步骤120，根据预获取的预设项目区域范围内的地质参数建立三维水文地质模型。

可选的，工作人员可以根据已有或新增的钻探施工，物探调查等手段获取地质参数。地质参数包括工程地质参数和水文地质参数。例如，地层岩性、地面标高、岩层厚度、渗透系数等多种参数。

而建立三维水文地质模型则可以利用例如visualmodflow或feflow等专业模拟软件建立。即，将地质参数输入到相应的模拟软件的初始三维水文地质模型中，建立与本实施例实际对应的三维水文地质模型。

步骤130，将粘性土固结模型和三维水文地质模型耦合，预测预设项目区域范围内的矿坑涌水量。

根据预获取的粘性土压缩参数，建立粘性土固结模型。利用该粘性土固结模型可以模拟粘性土在不同时间或者不同压力情况下释水量情况。而根据预设项目区域范围内的地质参数可以建立三维水文地质模型，通过该模型可以预测假设粘性土作为隔水层不释放水流量时的水流量情况。而将以上两个模型相耦合，则可以看到在粘性土和普通地质在不同时间段、不同压力情况下的释水情况，进而可以精确预测矿坑总涌水量。

可选的，本实施例还可以包括：对预设项目区域范围内的不同地层进行监测，分别确定不同地层沉降程度；

当确定不同地层中任一地层的沉降程度超过预设阈值时，发出报警信息。

而监测的步骤可以在步骤110-130之前、之间或者之后的固定时间段执行，也可以是实时监测。具体设定规则可以根据实际情况设定。其主要目的就是为了对预设项目区域范围内的不同地层进行检测，确定不同地层沉降程度。其具体采取的方式可以是在不同地层安装沉降仪，监测沉降程度。同时，还可以在项目区域范围外分别设立非沉降监测点，起到参照作用。项目区域范围内的可以理解为沉降区监测点，定期测量各监测点的地面标高，监测地面的沉降程度。

一旦确定不同地层中任一地层的沉降程度超过预设阈值时，则需要发出告警信息。用以提示工作人员及时采取安全预防措施。避免不必要的损失发生，甚至人员伤亡发生。

本发明实施例提供的一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的方法，不仅仅考虑到传统技术预测的矿坑涌水量情况，还将粘性土层由于外界压力或者由于外界原因导致的水平衡被打破后，释放出的水流量。将传统技术预测的矿坑涌水量和粘性土层释放出的水流量同时考虑进来，可以更加精确的基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的，为矿山防水治水提供可靠的依据。

实施例2

与上述实施例1相对应的，本发明实施例2提供了一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的系统，具体如图2所示，图2为本发明实施例提供的一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的系统结构示意图，该系统包括：处理单元201和预测单元202。

处理单元201，用于根据预获取的粘性土压缩参数建立粘性土固结模型，粘性土压缩参数为对预设项目区域范围内的粘性土进行预处理后获取的参数；

根据预获取的预设项目区域范围内的地质参数建立三维水文地质模型；

预测单元202，用于将粘性土固结模型和三维水文地质模型耦合，预测预设项目区域范围内的矿坑涌水量。

可选的，粘性土压缩参数至少包括：压缩系数和压缩模量。

可选的，地质参数至少包括：工程地质参数和水文地质参数；处理单元201具体用于，将工程地质参数和水文地质参数代入预设定的三维模型建立软件中，建立三维水文地质模型。

可选的，该系统还包括：监测单元203，用于对预设项目区域范围内的不同地层进行监测，分别确定不同地层沉降程度；

报警单元204，用于当确定不同地层中任一地层的沉降程度超过预设阈值时，发出报警信息。

本发明实施例提供的一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的系统中各部件所执行的功能均已在实施例1所提供的一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的方法中做了详细说明，这里将不再赘述。

本发明实施例提供的一种基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的系统，不仅仅考虑到传统技术预测的矿坑涌水量情况，还将粘性土层由于外界压力或者由于外界原因导致的水平衡被打破后，释放出的水流量。将传统技术预测的矿坑涌水量和粘性土层释放出的水流量同时考虑进来，可以更加精确的基于粘性土应力路径预测矿坑涌水量的，为矿山防水治水提供可靠的依据。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。