节理岩体巷道围岩破坏机理及数值模拟研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:TNicholas
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
巷道是井下生产的基本通道、巷道掘进和维护在采矿成本中占有很大比重,对煤矿生产建设效益有重要影响。在采矿工程、地下隧道工程等岩石工程中,巷道掘进和维护受到很多因素的影响。由于受采动、构造、布置、支护及煤柱留设等综合因素影响,巷道在掘进和回采过程中变形和破坏较为严重,影响了矿井的正常生产秩序。当矿井生产地质条件复杂、巷道布置不合理、或支护方式不当时,将造成巷道破坏率高,需要进行不断的维护或返修,不但巷道支护成本高,而且造成煤炭资源开采的极端困难,严重威胁着矿井的安全生产。随着矿井开采深度的进一步加大,巷道的支护问题将日显突出,大变形、大地压、难支护,矿井基本巷道支护破坏严重,陷入重复投资、多次复修的困境。构造应力场是影响对巷道稳定性的重要因素之一。随深度增加,深部岩层压力迅速增长,构造应力增长更为显著,构造应力的方向性变的明显,并且两个水平构造应力的差值变化越来越大,导致应力场带有明显的方向性,产生不均衡的三维应力场,给深井建设和开采造成了严重困难,其中支架折损、支护破坏、巷道失稳就是一个最直接的后果。本文从复杂地质条件角度出发,应用数值模拟方法深入研究了不同的侧压系数情况下,各向异性、裂缝对巷道应力位移和破坏的影响,并提出了巷道破坏规律。主要工作归结为以下几个方面:1.通过广义平面应变模型的理论分析,研究在三维地应力作用下的巷道周边的应力与位移变化规律:通过COMSOL3D数值模拟研究,分析了巷道轴向与最大主应力夹角对巷道的稳定性、破坏模式的影响而且确定了地应力场下合理的巷道布置。2.针对原应力场和巷道破坏模式之间的问题,在不同水平和垂直应力条件下,利用RFPA程序模拟无裂缝巷道的破坏过程,分析了均质度,压拉比,破坏准则等因素对计算结果的影响,从而探究巷道围岩破坏模式与原应力场之间的关系。然而举个关于不同的侧压系数下巷道破坏模式的实验例子证明了数值模拟的准确性。3.针对裂缝岩体巷道稳定性问题,.基于Monte Carlo法的正态和指数分布密度函数,生成了二维情况下的结构面,采用RFPA2D数值软件,研究了岩体内部结构面对巷道道稳定的影响,深入探讨了不同裂隙分布方式,倾角和裂隙充填材料下的巷道围岩破坏模式。4.针对三维各向异性材料模型问题,利用COMSOL软件中的两个坐标系可以简单地考虑各向异性材料的方向。基于复合材料的应力变形关系和Hoffman强度准则,研究了二、三维各向异性岩体巷道。通过COMSOL3D软件分析了不同的侧压系数下,各向异性面的倾角、各向同性面与巷道轴夹角对巷道周围应力位移和塑性破坏区的影响。5.在工程应用方面,针对山东兖州东滩煤矿回采过程中出现的轨顺巷道稳定性问题,进行了数值模拟,提出了锚杆支护设计的方案,分析了工作面对巷道稳定性。
其他文献
随着社会恐怖主义活动的增多,高校校园恐怖活动也在增加,校园安全保障问题需要得到重视。本文对高校反恐防恐教育的现状进行简单分析,然后通过调查对高校反恐防恐教育存在的
高质量、高分辨率降水产品研制对于数值天气模式检验、水文陆面模拟、山洪地质灾害监测有着重要意义。利用中国近4万自动气象站逐时降水资料、中国雷达定量降水估计和CMORPH
夏治平,主任医师,第三、四、五批全国老中医药专家学术经验继承指导老师,兼南京中医药大学博士生导师。主编和参编中医专著19部,其中有《中国医学百科全书》等6部专著代表部
[目的]观察在泵雾化吸入前心理干预对喘息性疾病患儿依从性和疗效的影响。[方法]将278例患喘息性疾病需要雾化吸入的患儿随机分为观察组140例和对照组138例,观察组在泵雾化吸
背景:帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是当今仅次于阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)的第二大神经系统退行性疾病。PD的发病机制复杂,尚未完全明确,目前认为可能与老
粤北作为广东省战略性生态发展区,在省域甚至更大的地理空间范围内,具有极大的生态价值。本研究根据粤北乡村的特征和环境治理现状,构建了粤北乡村环境的协同治理体系,其主要
中国语境下的乡村公共文化领域,有着基于自身历史背景和社会现实的特殊性。其文化生态结构根据主导功能的不同呈现为神俗性、日常性和政治性等空间层次性,并在静态模型、动态
多年来。人们对形容词性的ABB式一直没有统一的看法,有人认为是形容词重叠形式之一,属于构形法;有人认为是词根加叠音词缀,属于构词法。作者认为这两种看法中的任何一种,都不能全
时光飞梭,不知不觉中我已经在雨花这片教育的沃土上耕耘了13个年头.一路走来,既有成功带来的喜悦,也有失败的遗憾,而我最大的感受,却是成长.班级管理工作,是一项极其琐碎的工
期刊
胶质瘤是人类最常见的脑肿瘤之一预后极差。近些年随着外科技术的进步和术后放疗、化疗的应用,胶质瘤的术后生存率虽然较前有所提高,但平均生存期仍然低于15个月。然而恶性程