分段崩落法采矿往往会导致严重的地表沉陷问题,例如陡坎、张拉裂缝和建筑物损坏等。因此,发展地表变形分析和建筑物损坏评估方法对矿区周围建筑物的拆迁和地下采矿计划安排具有重要的意义。本文采用数值分析、理论分析、现场监测与调查等方法对地表变形计算方法、地表开裂经验准则和建筑物损坏评估方法进行了研究,主要成果如下: (1)提出了一种基于水平位移监测数据计算地表水平应变的数值方法。具体可通过离散点插值获取地表水平位移场,通过连续介质力学位移-应变几何方程计算地表水平应变。该法的实例研究表明:计算的地表水平应变在一定范围内符合一般采空区周围地表变形规律,验证了该法数值上的可靠性。 (2)提出了以地表大主水平应变ε1为指标的地表开裂经验准则,定义了术语潜在开裂主应变,其含义是:当地表任意一点的大主水平应变ε1达到潜在开裂主应变(在程潮铁矿西区下盘中为6mm/m)时,该点则有可能开裂。 (3)基于Burland分析法将地表水平应变εground和地表曲率kground同时作为灾害强度因子发展了二元易损性和脆弱性函数,可用于建筑物损坏程度评估。实例研究发现二元Logistic函数可以用于描述不同εground和kground下损坏等级超过Di的概率P(损坏等级≥Di),即发展二元脆弱性函数。 (4)通过程潮铁矿西区地表变形分析的实例研究可知:矿区地表危险变形区边界和潜在不连续变形区边界在下盘L区和R区向外扩展速率不同,并且同一开采水平两区域典型剖面的移动角和潜在裂缝角都相差较大。该结果表明,应对程潮铁矿西区下盘L区和R区的移动角和裂缝角分别进行设计和研究。此外,同一时间点地表潜在不连续变形区边界和真实最外侧地表裂缝是近似匹配的,该结果验证了本文地表水平应变计算方法的可靠性和潜在开裂主应变用于识别地表裂缝的合理性。