采动区扰动侧土压力及框架桥与土体相互作用机理研究

来源 :中国矿业大学(江苏) 中国矿业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:aiyanxiyanxi
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当框架桥位于采动区时,地下煤层的开采,将会扰动到框架桥周围土体,扰动土体传递给框架桥的扰动侧土压力将会发生变化,进一步导致框架桥内力的改变,影响到框架桥的安全使用,因此,采动区框架桥的扰动侧土压力以及框架桥与扰动土体相互作用机理对于框架桥的安全使用具有至关重要的意义。鉴于此,本文紧紧围绕采动区框架桥扰动侧土压力以及框架桥与扰动土体相互作用机理这一科学问题进行了系统的研究,主要进行了以下几方面工作,并得到相应的研究成果。  (1)基于采动区下沉盆地框架桥与土体相对变位特点,进行了墙体平动模式和转动模式的侧土压力试验,研究了扰动侧土压力的影响因素,研究表明,土的类别,变位模式和相对位移都会影响侧土压力的分布。  (2)建立了砂土单弹簧单元扰动侧土压力理论模型和黏土双弹簧单元扰动侧土压力理论模型,推导了不同墙体变位模式下砂土和黏土的扰动侧土压力理论公式,拟合了松砂、中砂、密砂以及黏土的扰动参数。将墙后填土看作是一系列弹簧单元和一个刚塑性体的组合体,刚塑性体和扰动内摩擦角、扰动外摩擦角、扰动滑裂角以及扰动黏聚力相关,从土体扰动角度研究了墙体侧土压力,并和模型试验进行对比,证实了本文所提出方法的可靠性。  (3)研究了采动区框架桥与扰动土体相互作用机理,确定了框架桥与扰动土体的相对变位模式,基于概率积分法,推导了采动区下沉盆地压缩区和拐点位置框架桥侧墙与扰动土体的相对位移计算公式,结合弹簧单元扰动侧土压力理论模型,进一步建立了采动区下沉盆地压缩区和拐点位置框架桥的扰动侧土压力理论力学模型。  (4)建立了采动区框架桥与扰动土体的有限元模型,模拟了采动区下沉盆地压缩区和拐点位置,土体为砂土和黏土时,框架桥与扰动土体的相互作用,分析了地表土体压缩位移、地表土体倾斜值和盆地最大下沉量对框架桥侧土压力的影响规律。  (5)建立了采动区框架桥与扰动土体相互作用下框架桥内力计算方法,编制了采动区框架桥与扰动土体相互作用下框架桥内力计算程序,用理论计算验证了程序的可行性,同时分别计算了土体为砂土和黏土时,框架桥位于下沉盆地压缩区和拐点位置时框架桥的内力,并和未考虑采动扰动影响时框架桥内力进行了比较分析。
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