双层空区开挖顶板稳定性的FLAC3D数值分析

利用FLAC3D软件建立双层空区数值计算模型,根据厚度折减理论分析开挖后空区的安全顶板厚度和应力、变形、塑性区的分布情况,得到:安全顶板厚度与空区跨度之间符合线性关系;当跨度较小时,上部空区处于压应力状态,下部空区处于拉应力状态,最大拉应力随跨度的增大而增大:当系统达到临界状态时,上、下空区顶板的竖直位移最大,上空区的大位移区域面积明显大于下空区的大位移区域面积;空区对整体位移存在一定影响,如水平方向对整体位移的影响范围大致为跨度的1.5倍,且两空区之间存在相互作用,在大位移区域两空区显示出相互接近的趋势;当跨度较小时,上部空区项板主要发生剪切破坏,下部空区两侧帮发生拉剪破坏,随着跨度的增大,此范围破坏形式转变为冲切破坏,整体塑性区面积明显增大,下部空区顶板塑性区逐渐发展,并延伸至上空区.     

倾斜空区顶板三铰拱轴曲线结构自稳分析

研究发现动采应力再分布使空区顶板在失稳前两拐角处形成塑性铰区,承载机构转为充分自稳的三铰拱形.针对这一特点,提出将空区顶板近似为半跨的三铰拱轴曲线结构,并建立以空区跨度L、拱失f、顶板岩层载荷q(x)为变量的力学模型,推导冒落线方程y(x)和拱轴压力N(x)方程,分析空区顶板的稳定性和冒落线形式,并计算空区的临界跨度和临界暴露面积.以排山楼金矿空区为例,利用模型得出活动延深方向临界跨度70 m,走向140 m,临界暴露面积7 693 m2.提出禁止间柱回采,及时充填空区的治理方法,保障井下安全.     

地下空区顶板改进梁模型的弹塑性分析

将岩石视为理想弹塑性介质,采用梁柱理论分析岩石本构关系对改进梁模型的影响,将模型的受力状态简化为弹性状态、拉伸屈服或压缩屈服状态、拉压屈服并存状态,并分别得到不同受力状态下的广义弯矩-轴力-曲率关系。假设模型的挠曲线为正弦半波函数,得到了模型最大承载力的弯矩-轴力-横向荷载相关方程(m 0-n-q);采用裂隙张量与损伤理论,得到了等效弹性模量与初始弹性模量之间的关系。以瓮福磷矿穿岩矿段地下空区顶板为例计算得到不同跨厚比(L/h=3,5,8)条件下横向荷载与轴力的相关曲线。研究结果表明:在横向荷载q一定的情况下,随着顶板跨度与厚度的比值(L/h)的减小,轴向力(n=N/Ny)增加;在轴向力一定的情况下,随着顶板跨度与厚度比值(L/h)的减小,横向荷载(q=q/qy)增大。     

附加载荷作用下空区顶板稳定性分析

以齐大山铁矿为工程背景,利用FLAC3D软件和Mohr-Coulomb屈服准则,通过极限分析方法和数值模拟技术相结合,研究了在附加载荷的作用下,不同厚度的空区顶板的稳定性.计算结果表明:当顶板厚度小于5.5 m时,顶板的破坏以受拉伸破坏为主,破坏区呈"拱"形向围岩内发展,此时的安全系数和极限承载能力随顶板厚度的变化并不明显,近似呈线性关系;当厚度大于5.5 m后,顶板的安全系数和极限承载能力随顶板厚度增大而迅速增加,因而建议对于10 m跨度的空区,其顶板安全应不小于5.5 m.对岩体黏聚力、内摩擦角和抗拉强度同步进行折减得到破坏区与增量加载的计算结果相似,得到的安全系数要小于仅折减黏聚力和内摩...     

周边固定大长宽比矩形薄板挠度的实验研究与计算公式

通过对周边固定大长宽比矩形薄板受均布载荷挠度的实验,发现数据与用目前工程中使用公式的计算结果有较大的误差。通过对约束条件的分析和理论推证,得到了新的计算公式。实验证明,新计算公式的计算结果与实验结果相比,误差较小,提高了计算精度,并且有较宽的适用范围。     

周边固定大长宽比矩形薄板挠度计算公式的应用范围

这里对文献[1」中提出的周边固定大长宽比矩形薄板受均布载荷时的挠度的计算公式的应用范围做了进一步探讨,所给出的应用范围的图形表达和解析表达式,可用于手工和自动化系统设计中。     

灰岩顶板沿空掘巷围岩变形规律实测研究

里彦煤矿15上、16上、17煤回采巷道直接顶板普遍为灰岩,而且灰岩的厚度不一,为了最大限度地发挥灰岩的高承载能力,降低巷道的支护成本,提高矿井的生产效益,对17304沿空顺槽不同灰岩厚度的围岩进行了矿压观测,得出了17304沿空顺槽的围岩变形规律及特点,为不同灰岩条件下沿空巷道的合理支护设计提供了依据。     

白腊坪煤矿K_(13)薄煤层坚硬顶板的薄板理论分析及其来压预报

白腊坪煤矿K_(13)缓倾斜薄煤层系三迭系煤层,平均厚度为1.0米,其上直接赋存一层8.0米厚的坚硬顶板。本文用薄板理论研究其顶板的应力分布规律,并且用最大拉应力强度理论推导出顶板初次及周期来压步距的理论计算式。应用该理论计算式对现场实施来压预报获得了成功。实践证明,用薄板理论研究薄煤层坚硬顶板的应力分布是合理的,对于生产现场具有十分重要的意义。     

接触爆炸载荷作用下单层薄板临界破坏分析

该文基于爆轰理论,应用薄板塑性动力响应波动解及动态断裂准则,从理论上推导了薄钢板在爆炸冲击作用下产生初始环向裂纹即发生临界破坏时的装药量,给出板的临界位移理论表达式.算例、实验及仿真结果基本吻合,表明该方法能很好地解决接触爆炸载荷作用下薄板的临界破坏问题.     

基于特征值法的矩形薄板的动力稳定性试验研究

对边周期荷载作用下的矩形薄板,当外荷载的激振频率与板的自振频率满足特定的条件时,板发生参数共振失去稳定,其振动幅值迅速增加并在临界频率处产生跳跃式的下降。本文通过设定不同幅值的激振力进行扫频试验,根据参数共振的特点,提出运用时域分析法计算得到了板动力失稳的上下临界频率,验证了特征值法在求解理论不稳定域和非线性响应的正确性。试验结果表明当外荷载的作用频率是板自振频率的两倍时,板发生参数共振失去稳定;板在动力失稳的过程中经历了三个阶段,由稳定的暂态振动过渡至失稳的参数共振最后恢复至稳定的暂态振动;此外,非线性响应结果表明几何非线性限制了板动力失稳时振动幅值无限增长的趋势,并牵引其向大频率方向振动。     

椭圆形薄板的弹性稳定性方程

在任意形状弹性薄壳稳定性方程的基础上进一步推导了椭圆形薄板的弹性稳定性方程，并且将所得到的方程最后化为用位移表达的微分方程式。     

用薄板弯曲理论求解门架立柱翼缘局部弯曲问题

本文以薄板弯曲理论为基础,提出了解决由滚轮引起的叉车门架立柱翼缘局部弯曲问题的方法,在IBM PC/AT机上编制了相应的程序。对翼缘局部弯曲弯距的计算,分布状况,以及影响因素和范围进行了理论分析,并给出了在单位力作用下翼缘局部弯曲弯矩的图表。     

基于CFD仿真的平板非线性气动力系统特征研究

为研究平板气动力系统的非线性特征,基于非定常雷诺时均Navier-Stokes(RANS)方程和SSTk-ω湍流模型,数值模拟了在单位位移激励下平板非定常运动的绕流场,获得了作用在平板上的气动力时程,并基于Volterra理论开展了平板非线性气动力系统识别.研究表明,本文建立的平板非线性气动力模型能对一定频率带宽和一定幅值范围的激励产生合理的响应;在本文研究的强迫运动位移幅值和频率范围内,平板非线性气动力模型响应没有表现出对振动幅值和频率的明显相关性,且其气动力的非线性效应并不明显,因而可以认为小攻角下的平板绕流属于气动力弱非线性系统.本文研究证明了CFD模拟在桥梁主梁气动力系统识别上的明显优势.     

废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性评价

为准确探明废弃铁矿老采空区的赋存特征,科学评价采空区稳定性,有效防控地表塌陷灾害,以济南市顿丘铁矿老采空区为工程背景,研究了废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性。通过开展地球物理勘探和钻孔钻探,获得采空区的平面及层位分布,构建老采空区三维地质模型,实现采空区赋存特征的立体展现;采用采空区地表变形监测、临界载荷影响深度计算和采空区深厚比分析3种方法评价老采空区稳定性。结果表明：顿丘铁矿2#矿体群开采形成的采空区平面面积为4 992.5 m²;采空区分为采空纯空区和采空回填区2种形式,层数为2～4层,埋深为38～152 m,厚度为1.6～45.7 m,其中,纯空区最大厚度为10.8 m; 2#矿体群开采形成的采空区整体稳定性较差,存在塌陷风险。可见研究方法和结果对铁矿老采空区探测和治理具有一定指导意义。     

基于测井曲线及弹性薄板理论的应力场模拟

针对长庆油田延长组低孔低渗砂岩以裂缝型储层发育为主的特点,开展了区域应力场模拟研究,用于预测延
长组的裂缝发育情况,指导后续勘探开发井的部署。由于研究区无地震资料,因此基于地震的传统裂缝检测方法无法
适用。本次研究主要采用了基于以弹性薄板理论为基础的应力场模拟技术,充分利用常规测井曲线携带的速度及密
度信息,克服了无地震资料的技术瓶颈,结合野外露头及岩芯测量结果,认为研究成果较为可靠,取得了较好的效果。
目前已钻高产井均位于本次预测的强应力发育区,因此应力场模拟结果可以作为下一步生产井位部署的主要依据,此
种技术方法也可以推广到长庆油田其他区块。     

考虑剪切的变厚度圆板及环形板的弯曲问题

根据E.Reissner平板理论,考虑横向剪切变形的影响,推导出在集中载荷下变厚度圆板和均布载荷下变厚度圆环板的弯曲方程。应用摄动法,求出了四级解析解。计算简便,精确度高。     

基于RST的海底采场顶板稳定性二级模糊评价方法

 为更加科学准确地评价海底采场顶板稳定性,提出一种基于粗糙集理论（RST）的采场顶板稳定性二级模糊评价方法。结合三山岛金矿海底开采实例,选取岩体抗压强度、岩石质量指标、节理平均间距、地下水状况、以及采场的深度、跨度、跨高比、周围扰动影响、顶板暴露面积、顶板最大暴露时间和支护措施等11项指标作为评价因子,采用连续分段函数和模糊语言变量隶属度取值表,分别确定连续性指标隶属度和离散型变量隶属度,并以12个采场为训练样本,采用粗糙集理论（RST）确定各指标权重,运用所建二级模糊评价模型,对12个采场样本逐一进行检验,正确率为100%;对-400m水平采场顶板稳定性进行评价,评价结果与该采场顶板的实际状况吻合,表明了该方法用于海底采场顶板稳定性评价的可行性。     

弹性薄板大变形弯曲运动理论

本文从有限变形的观点出发,采用矩展开方法,综合考虑了弹性薄板有限变形及厚度的影响,导出了薄板大变形弯曲运动理论。由此经过不同的低阶近似,可以得到适用于小变形或忽略厚度效应的各种低阶近似薄板弯曲运动理论。