【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质工程，具体涉及一种采动断层活化判定方法、系统及介质。
技术介绍
1、煤炭在我国能源结构中占据主要地位，但由于高强度、大规模的连续开采，浅部煤炭资源逐渐枯竭，开采转向地质条件更复杂的深部矿床。其中，断层作为复杂开采条件中常见的地质构造，易因采动作用滑移失稳，可能引发突水、冲击地压等地质灾害，严重影响矿区的安全生产和生态环境治理。
2、现有技术中，余学义等针对蒲白矿区地下开采导致断层活化而使得远离采区的张坡村房屋受损的现象，利用数值模拟进行了断层保护煤柱留设研究。孔宪森等发现若忽略断层的影响，开采后的地表损坏情况要比预期的结果更加严重，其原因在于断层滑移形成的离层空间控制着采动影响的范围和程度。刁鑫鹏等利用insar技术、理论分析以及相似材料模拟，揭示并验证了石桥村建筑物异常受损的根本原因是局部断层活化。于秋鸽等结合数值模拟和相似材料实验研究了上下盘开采断层活化机理及其难易程度，结果表明断层露头处的地表异常沉陷是断层滑移失稳后土体受悬臂作用而发生断裂的结果。
3、然而，仅通过理论和数值模拟难以全面捕捉应力在断层及周围岩体中的传递和变化，导致对断层影响下采动变形由内而外的动态发育过程和应力传递机制的理解不够充分，从而难以准确获取断层条件下采动的地表应力相应特征，为矿区建筑物损害、地表损伤的鉴定提供科学依据。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种采动断层活化判定方法、系统及介质。上述方法有助于实现对断层活化的全面精准判定。
2、一种采动
3、根据矿区工作面实际地质条件构建三维数值模型，在模型顶部设置监测线，模拟矿区工作面开采过程并获得断层露头处的各应力动态变化情况，确定最大剪切的应力突变点作为断层活化的特征指标；
4、沿模型的工作面垂直于断层分段开挖，获取监测线上的沉降值和最大剪切应力，将沉降值的突变点作为断层活化的起始点；
5、将断层下盘出现10mm沉降值的沉降位置与模型的煤层开采边界的距离作为断层活化的地表移动影响范围，将最大剪应力仍保持原岩应力水平时的位置和煤层开采边界的距离作为断层活化的地表应力影响范围，并以此判断矿区工作面采动断层活化状态。
6、优选地，还包括：将最大剪应力恢复至仍保持原岩应力水平时的位置和煤层开采边界点连线与水平线之间在矿柱一侧的夹角作为应力角，将应力角作为确定断层活化的影响边界。
7、优选地，所述模拟矿区工作面开采过程并获得断层露头处的各应力动态变化情况，包括以下步骤：
8、沿工作面垂直于断层分段开挖时，上覆岩层发生断裂和垮落，将上覆岩层视为受均布载荷作用的悬臂梁；
9、对于悬臂梁内任意一点a(x,y)，其表面受到垂直于截面的法向应力σx、σy和平行于截面的剪切应力τxy的作用，根据几何力学关系，法向应力、剪切应力表示为：
10、
11、式中，σx和σy分别是指x方向和y方向上的法向应力，τxy是指平行于截面的剪切应力，q是指上覆岩层的载荷，h为上覆岩层与煤层底板的距离，x和y是悬臂梁内任意一点的坐标。
12、优选地，所述最大剪切应力为绝对值最大的主切应力，假设对于任意受力单元在x和y方向均存
13、在法向应力σx和σy，在xoy平面内的剪应力为τxy，则最大剪切应力τmax为：
14、
15、式中，σ1为最大主应力，σ3为最小主应力。
16、优选地，还包括：
17、将应力角作为确定断层活化的影响边界之前，定义边界角、移动角、应力角，获取工作面与断层的距离；
18、通过分析边界角、移动角和应力角随工作面与断层的距离的关系，以及，三种角值之间的协同变化规律，将应力角作为确定断层活化的影响边界。
19、优选地，还包括：
20、利用应力角确定断层保护煤柱的宽度，若以应力角划定的工作面开采影响范围刚好传递至断层一侧，则断层保护煤柱宽度x为：
21、
22、式中，h为工作面上覆岩层厚度，α为应力角，θ为断层倾角。
23、一种采动断层活化判定系统，所述系统包括：
24、处理器；
25、存储器，其上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序；
26、其中，所述计算机程序被所述处理器执行时实现所述的基于实时数据驱动的桥梁损伤检测方法的步骤。
27、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有数据处理程序，所述数据处理程序被处理器执行时实现所述的采动断层活化判定的步骤。
28、与现有技术相比，本专利技术通过过分析不同类型的应力变化过程，发现最大剪应力率先开始发生突变，之后应力值一直保持稳定增长状态，选择最大剪应力作为判断断层“活化”的基准，避免多次活化；地表移动影响范围和地表应力影响范围作为断层活化判定依据，同时，通过建立缺失实测数据的力学角值参数与具有丰富数据的移动角值参数之间的关系，将应力角作为确定断层活化的影响边界，准确的获取断层条件下采动的地表应力特征，实现对断层活化的全面精准判定。
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1.一种采动断层活化判定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的采动断层活化判定方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的采动断层活化判定方法，其特征在于，所述模拟矿区工作面开采过程并获得断层露头处的各应力动态变化情况，包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的采动断层活化判定方法，其特征在于，所述最大剪切应力为绝对值最大的主切应力，假设对于任意受力单元在x和y方向均存在法向应力σx和σy，在xoy平面内的剪应力为τxy，则最大剪切应力τmax为：
5.根据权利要求1所述的采动断层活化判定方法，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求1所述的采动断层活化判定方法，其特征在于，还包括：利用应力角确定断层保护煤柱的宽度，若以应力角划定的工作面开采影响范围刚好传递至断层一侧，则断层保护煤柱宽度为：
7.一种采动断层活化判定系统，其特征在于，所述系统包括：
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有数据处理程序，所述数据处理程序被处理器执行时实现如权利要求1至6
...【技术特征摘要】
1.一种采动断层活化判定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的采动断层活化判定方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的采动断层活化判定方法，其特征在于，所述模拟矿区工作面开采过程并获得断层露头处的各应力动态变化情况，包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的采动断层活化判定方法，其特征在于，所述最大剪切应力为绝对值最大的主切应力，假设对于任意受力单元在x和y方向均存在法向应力σx和σy，在xoy平面内的剪应力为τxy，则最大剪切应力τmax为：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：薛再君，完颜晓亮，樊虎子，孙全帅，刁鑫鹏，胡兵，王钰让，郝娇阳，顾雷雨，胡振民，台发强，李东旭，
申请(专利权)人：甘肃华亭煤电股份有限公司华亭煤矿，
类型：发明
国别省市：
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