节理岩体中巷道稳定性分析

采用三轴平面应变巷道模型试验系统,运用数字照相进行变形量测的方法,研究深埋应力场中不同节理倾角和密度的断续节理岩体中开挖巷道围岩破裂区的形成和扩展机理,对巷道的稳定性进行定量与定性评价.研究结果表明:节理密度决定岩体的承载能力,控制巷道围岩的稳定性;在相同应力场中,节理岩体与完整岩体的变形量和稳定性差异显著,完整岩体的变形量小、稳定性好.当巷道收敛率达到2.46％之前,巷道围岩处于弹塑性变形阶段,理论上可以不支护;当巷道收敛率为2.46％～5.00％时,围岩中产生破裂区并快速增大,此时围岩尚有一定的自稳能力,但必须支护以维持稳定,常规的支护方案均可保证巷道的安全和使用功能;当巷道收敛率超过5.00％时,围岩破裂区的发展趋缓,而巷道会发生片帮或冒顶事故,此时围岩已失去自稳能力,需要加强支护来人工稳定;如果延迟支护或支护不当,维持巷道的稳定会越来越困难;当巷道收敛率达到22.80％时,巷道将完全失去安全和使用功能,并丧失可人工稳定的可能.     

软岩开挖卸荷变形及支护效果的数值模拟

金川Ⅱ矿区岩体属于高应力软岩,文章研究了深部软岩巷道开挖卸载过程中围岩变形及支护效果等问题,通过建立3D有限元模型对巷道开挖进行动态模拟,并对巷道不同支护情形下的围岩变形进行对比分析。结果表明:巷道开挖卸载引起周围岩体应力释放,致使围岩向巷道径向挤压,产生的最大位移达到13.1cm,影响巷道的安全使用;采用U型钢+底部反拱共同支护后,对巷道两帮及顶板的支护效果比较明显,巷道两帮围岩的水平位移减少6.1cm,顶板围岩的沉降范围减少,且围岩应力释放速度减缓,但对巷道底板围岩的支护未达到要求,底板隆起值增加1.5cm;采用全断面喷锚支护后,巷道顶、底板处围岩的竖向位移显著减小,同时巷道两帮围岩水平位移也相应减小,但围岩应力释放的速度加快。     

深部复杂条件下锚索注浆支护技术应用

为解决开滦矿区深部矿压显现明显,巷道围岩变形量大、破坏性强、返修率高的问题,吕家坨矿-950二采区6272切眼掘进及扩面过程中,改变常规支护方式,使用注浆锚索锚网联合支护方法,通过中空锚索注浆加固围岩,将松散破碎的围岩胶结成整体,提高了岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量,从而提高了岩体强度及自承能力,有效控制了巷道围岩变形,巷道围岩移进量减小50%左右,节约巷道支护成本。     

康家湾铅锌金矿十二中段运输巷道稳定性分析与加固设计

以康家湾十二中段运输巷道为主要研究对象,分析巷道围岩和支护系统的失稳原因,进行加固设计.采用新奥法分析围岩破坏机理,在稳定性计算中将运输巷道等效为理想圆形巷道,松软破碎岩体视为各向均质岩体.分λ=1和λ≠1两种情况,用弹塑性理论进行计算,获得了设计巷道在开挖无支护情况下的应力应变状态,进行围岩稳定性分析,在此基础上,分析该巷道原支护系统失稳的原因,并进行加固设计.     

软岩巷道耦合支护最优化设计粘弹性分析

在地下岩体工程中,无论是软岩还是硬岩,只要岩体受力后的应力水平达到或超过该岩体的流变下限,都将随着时间的增长而发生流变变形。针对深部矿井开采中的巷道支护问题,根据粘弹性理论,在考虑开挖面空间效应的基础上,建立巷道围岩与支护体的耦合作用模型;在此基础上,根据非线性最优化设计原理,建立巷道耦合支护的最优化设计模型。通过算例分析了支护时间、支护体厚度等因素对巷道围岩和支护体稳定性的影响以及对支护设计方案的影响。结果表明,巷道围岩的稳定性与支护时间、支护体厚度等因素密切相关。巷道位移随着支护时间的增大以及支护体厚度的减小而增大;支护体受力随着支护时间的增大以及支护体厚度的增大而减小。当支护体不发生破坏且巷道位移小于某一临界值时,支护体厚度随着支护时间的增大而先减小后增大。     

不连沟煤矿工作面辅助运输巷道围岩控制技术

巷道支护选择设计直接影响到巷道围岩的控制效果。针对不连沟煤矿工作面辅助运输巷道煤体竖向裂隙发育、侧帮围岩破碎严重等问题,通过分析不连沟煤矿F6103工作面巷道维护的现状和原支护设计,提出以增强支护强度和加固破碎岩体为目标的控制优化方案。工程实践显示了采用支护优化方案,提高了围岩的稳定性,解决了巷道变形和失稳难题。     

深部软岩巷道围岩分区破裂模拟实验

为研究深部软岩巷道破坏特征和机理,采用与实际工程岩体结构相似的巷道围岩物理模型进行三维模拟试验,考虑了不同应力水平、岩性(软岩和硬岩)、岩体结构特征(节理及层理分布)以及支护形式等因素,通过对比分析在弱、强支护条件下围岩内部不同深度的应力状态和位移,归纳出巷道围岩分区破坏的原因和影响因素,同时提出了主应力方向的旋转对巷道围岩的破坏作用,初步认为深部巷道分区破裂主要是剪切和张拉破坏共同作用的结果,这对于探索软岩巷道变形破坏规律和指导支护技术具有重要意义.     

浅谈软岩巷道支护

由于组成岩体的岩块强度和结构面特性不同,不同类型软岩巷道围岩变形规律各不相同,实践中应根据不同类型软岩巷道围岩变形规律、失稳规律确定其支护原则和支护方案。     

金川不良岩体分类及其巷道支护研究

根据岩组类型、岩体结构类型及其工程地质特征，给出了按稳定性划分的金川矿区工程岩体分类表，不良岩层为其中不稳定和极不稳定两类；分析认为，金川不良岩层具有岩体单块强度高等四个特点，不良岩层巷道围岩变形具有围岩变形量大和流变变形显著两个显著特点，据此给出了三条支护设计原则；根据在金川二矿区进行不良岩层支护试验的实践经验和金川不良岩层巷道支护原则，给出了适用于各类不良岩层巷道的支护设计方案。     

巷道围岩的传导圆力学模型

随着煤炭开采逐步向深部发展．巷道所处位置的地应力越来越大．巷道所承受压力越来越大，高地压巷道支护已成了巷道支护研究的重点。大多数人认为地应力是有方向性的．如：地层岩体自重产生的垂直方向的应力．地质运动产生的构造运动方向的残余构造应力，采动产生的集中应力等等，理论上讲，巷道围岩的破坏方式应与地应力的方向有关，但无法解释在同样地压条件下，有的巷道底鼓，     

厚锚固板支护理论在三沟鑫都煤矿的实践研究

依据两帮松软破碎的特征,选择厚锚固板理论方法确定了三沟鑫都煤矿条件下首采工作面开切眼的锚固强度、锚杆间排距、锚杆长度、锚固长度等支护参数,并对成巷至工作面安装期间的围岩变形进行了现场实测,结果表明,依据厚锚固板理论确定的破碎两帮条件下的锚固支护方案是合理的。     

煤巷片帮类型及锚固机理研究

根据软弱岩体的力学行为特征,分析了两帮的主要破坏失稳形式,并提出了形成厚、宽比大于薄板的锚固墙(或锚固块)的锚杆支护观点,从而使破碎岩体较高的抗压和抗剪切能力得以较好发挥;并据此推导出了锚杆长度、间距、排距等几何参数以及锚杆的锚固力、杆体强度等力学参数的确定方法。     

巷道锚杆各向异性作用效果的数值分析

将巷道围岩锚固区视为宏观上的各向异性连续介质,由锚杆支护参数确定其等效力学参数,利用快速拉格朗日元法 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ 程序,分析了等效模型与实际模型的巷道变形特点。结果表明,等价效果主要依赖于锚杆的支护密度,密度越大,二者越接近;反之,误差增大。此外,锚杆长度对等价效果的影响很小。     

软岩巷道联合支护方式在生产中应用

论述了软岩巷道支护的重要性和目前常用的软岩巷道支护方法.并着重介绍了淮南八里塘煤矿-340水平的运输大巷和回风大巷布置在粉砂岩和泥岩组成的岩层中,支护方式采用锚喷--U型钢架联合支护,由于岩层地应力大,岩体破碎,支护破坏严重,制约了掘进速度,给安全生产带来了较大的威胁.通过支护方式和施工方法的改进,两条大巷取得了良好的效果.     

层状结构顶板锚杆组合拱梁支护机理

对层状结构顶板锚杆支护机理应用离散元模拟、物理模拟方法开展研究，表明锚杆支护回采巷道层状结构顶板形成组合拱梁结构，锚杆支护机理相应称为组合拱梁作用。物理模拟表明组合拱梁纵向载荷、横向载荷与挠度关系曲线存在峰值前和峰值后两个变形阶段，横向载荷首先达到峰值，破坏进一。步发展后纵向载荷达到峰值。锚固作用表现为组合拱梁层问离层和错动量减小，提高了组合拱梁峰值后承载力，可变形性得到改善。竖直方向地应力使顶板岩层形成铰接拱结构，水平地应力是拱铰压碎的主要力源。     

螺栓结合部静态迟滞行为分析及刚度和阻尼辨识

获得螺栓结合部的静态迟滞行为并开展刚度、阻尼辨识,对于螺栓结合部设计以及装配工艺制定十分重要.利用三维有限元模型预测螺栓结合部迟滞特性,并给出了螺栓联接接触参数的设置方法.针对获得的迟滞曲线,采用最小二乘多项式拟合推导确定了结合部刚度及阻尼参数的辨识公式.以一个简单的螺栓搭接梁为对象进行了实例研究,试验证明了该搭接梁有限元模型及获得的迟滞曲线的合理性,利用获得的迟滞曲线辨识了该螺栓结合部的时变刚度、平均刚度和损耗因子等参数.研究表明:随着预紧力的增加,螺栓结合部的刚度增加而损耗因子(阻尼参数)减小.     

自由形态单层壳体栓接节点

针对自由形态(free-form)单层壳体中的栓接节点,运用ABAQUS通用有限元软件对多种工况作用下的节点承载力性能进行了计算机模拟.分析了螺栓预紧力和杆件轴向拉压应力等因素对节点刚度和承载能力的影响.理论分析和试验研究表明,栓接节点处连接截面在荷载作用下会产生明显的相对转动变形,整体结构分析时对这类连接不能按全刚接连接考虑.最后,在总结受力性能和破坏模式的基础上,给出了栓接节点的使用维护和工程设计建议.本文研究将为自由形态壳体结构中的栓接节点设计提供理论依据.     

螺距和孔隙对螺栓连接自松弛的影响

为了研究螺距和孔隙对螺栓连接自松弛的影响,建立了带螺纹的三维螺栓连接有限元模型,使用Newmark算法进行了螺栓连接横向振动瞬态求解,分析了不同螺距和孔隙对螺栓连接横向振动自松弛的影响。研究结果表明:在横向循环载荷作用下,粗牙螺纹的螺栓连接相比细牙螺纹的预紧力下降速度要慢、螺纹啮合面和承压面的滑移要剧烈,因此细牙螺纹较粗牙螺纹不容易发生自松弛;孔隙越大螺栓连接预紧力下降速度越快、螺纹啮合面和承压面的滑移越剧烈,因此，孔隙越大越容易发生自松弛。     

螺栓被连接件轴向刚度高精度计算的半解析方法

以圆盘形螺栓被连接件为研究对象,结合有限元分析与理论解析,提出了一种精确计算被连接件刚度的半解析方法.利用精细的有限元分析模型,分析了不同弹性模量、泊松比、总厚度、装配间隙、厚度比对被连接件刚度的影响规律,构建了同材质上、下被连接件刚度的半解析模型.同时,结合不同材质上、下被连接件的等效方法,求解出上、下被连接件的压应力半顶角,实现了不同材料组合所对应被连接件刚度的精确计算.与有限元分析结果相比,被连接件刚度的相对误差小于3％,绝对误差小于0.02 GN/m.     

内燃机微动疲劳损伤的试验与仿真研究

本文针对内燃机机体隔板与主轴承盖螺栓紧固连接处的微动疲劳问题展开研究工作。通过对主轴承盖所受载荷模式的分析,设计了内燃机微动疲劳实验系统及相关实验方法,进行了内燃机典型紧固结构微动疲劳等效模型实验。结合对螺栓连接紧固面接触应力场分布的有限元分析结果,研究了主轴承盖与机体隔板紧固面微动疲劳失效机理。研究表明,螺栓预紧力和主轴承盖所承受的附加扭转力矩是影响机体隔板与主轴承盖紧固连接微动疲劳的主要因素,附加翻转力矩的波动使接触区的接触状态不断变化,导致接触区表面的损伤;通过增加螺栓预紧力有助于减缓机体隔板与主轴承盖紧固连接的微动疲劳损伤。