露天煤矿排土场土体裂缝优先流与土壤侵蚀过程响应研究的开题报告.docx

露天煤矿排土场土体裂缝优先流与土壤侵蚀过程响应研究的开题报告
一、研究背景与意义
露天煤矿是我国常见的采煤方式之一，由于其开采过程中废土随意堆放，土壤侵蚀成为普遍存在的问题。同时，由于露天煤矿开采过程中需要形成大型排土场处理采出的岩土堆体，长期的堆积会导致土体压缩和裂缝的产生，严重影响土体的稳定性和水文地质特性。因此，探究露天煤矿排土场土体裂缝和土壤侵蚀过程响应，对于采取正确的措施防止和治理土体裂缝及土壤侵蚀问题具有重要的理论和实用价值。
二、研究现状
露天煤矿排土场土体裂缝和土壤侵蚀过程响应的研究已经有了一定的基础，但还需要深入研究和探索。近年来，有关研究主要集中在以下两个方面：
1、土体裂缝研究：土体裂缝是露天煤矿开采过程中常见的地质灾害，对采煤区稳定性造成威胁。目前，基于数字模拟和实测数据分析的研究可以了解土体应力场和应变场的分布规律，从而预测和评估土体裂缝的发展趋势和突发情况，对于采取合适的治理隐患措施具有指导意义。
2、土壤侵蚀过程研究：由于露天煤矿采出的岩土堆体在排土场过程中形成，常常采取平面和坡面排水来控制土壤侵蚀。相关研究表明，地表物理特性、降雨情况和人为干扰是土壤侵蚀过程的主要影响因素。因此，开展土壤侵蚀过程研究有助于确定影响因素，预测土壤侵蚀程度，并提出相应的治理措施。
三、研究目的
本研究旨在通过对露天煤矿排土场土体裂缝和土壤侵蚀过程进行综合研究，分析土体裂缝和土壤侵蚀的影响因素和机理，为治理隐患和规划排土场提供科学的依据。
四、研究内容
1、采用数值模拟方法分析露天煤矿排土场土体裂缝的产生和发展规律，预测土体裂缝的发展趋势和突发情况。
2、结合实地观测和实测数据分析——采用现场观测和野外调查方法，获取土壤侵蚀的相关数据，从而发现影响土壤侵蚀的主要因素。
3、针对土体裂缝和土壤侵蚀进行影响机理对比研究。
五、拟解决的关键问题
1、建立排土场土体裂缝发育模型，预测土体裂缝的发展趋势和突发情况。
2、揭示露天煤矿排土场土壤侵蚀过程的影响因素和机理，为治理提供科学的依据。
3、针对土体裂缝和土壤侵蚀响应的机理，探讨相应的治理措施。
六、研究方法
1、基于有限元模拟、MATLAB编程和三位数值流模拟方法，分析露天煤矿排土场土体裂缝的发生、发展及演化规律。
2、采用统计学、遥感技术和实测数据分析露天煤矿排土场土壤侵蚀过程，建立土壤侵蚀数据分析模型。
3、结合室内微观实验和实地控制试验等方法，研究土体裂缝和土壤侵蚀的影响机理，并提出预防和治理措施。
七、研究进度安排
第一年：1、复习前人的研究成果及相关理论知识。
2、相关调查及实验设计及组织；
3、有限元模拟土体内部的应力分布及几何形态变化
第二年：1、开展土壤侵蚀实地调查，获取相关数据，建立土壤侵蚀特征参数。
2、修正或开展数值流数值预测土壤侵蚀程度；
3、基于数值模拟结果，分析影响土体裂缝和土壤侵蚀的因素和机理；
第三年：1、探究土体裂缝和土壤侵蚀的响应机理，提出相应治理措施
2、论文撰写及参加相关学术会议
3、论文的撰写和精修以及相关论证和实验数据的验收
八、研究预期成果
1、建立实用的排土场土体裂缝预测模型，为治理提供科学的依据。
2、揭示露天煤矿排土场土壤侵蚀过程的影响因素和机理，为土壤侵蚀治理提供科学依据。
3、针对土体裂缝和土壤侵蚀响应的机理，论证可行的治理措施。