动力扰动对采空区稳定性影响的离散元分析

 采用离散元程序对地下采空区进行动力扰动数值计算,通过改变扰动应力波峰值的大小,考查动力扰动强度的变化对采空区稳定性的影响,对模型分别静力和动力状态下进行了计算。结果表明,采空区开挖后,最大位移量2.98mm;施加动载荷后,最大位移量增至5.0mm,增幅与动载荷应力大小呈正比;围岩位移、最大主应力、最小主应力分布受动载荷影响较大,围岩应力发生二次分布,塑形区明显增大。分析结果表明,邵东采空区基本稳定,但应加强顶板、底板支护。为了避免采空区在外力扰动下产生灾害,给出了建议。     

动力扰动下深部采空区围岩力学响应及充填作用效果

针对深部采空区承受高静载同时受到周边采场爆破地震波扰动的具体情况,为研究采场围岩的稳定性,应用应力波方法分析了采空区围岩受到侧崩时的动力响应及充填的支护效果,采用有限差分软件FLAC3D模拟了安徽省铜陵的冬瓜山铜矿典型采场受到周边开采爆破侧崩时的动力特征及全尾胶充填的支护效果。分析结果表明:爆炸地震波传播过程中,围岩应力场受到扰动,采空区自由面振动速度幅值约为围岩内部的2倍,围岩产生新的塑性变形,质点位移增加;对采场进行充填能够降低接触面振动速度,减少围岩塑性变形及质点位移,从而保护了采场间柱,提高采场围岩稳定性。     

震动作用下采空区上方地基稳定性

为深入探讨废弃采空区在震动作用下二次活化机理及其变形破坏规律,通过数值模拟的方法分别探讨煤层开挖相对稳定后,上覆围岩跨落变形后无离层和存在离层两种情况在地震波的作用下,废弃采空区上覆围岩但稳定性.模拟结果表明:采空区在经过地震作用下,上覆岩层应力发生了重新分布.在采空区两边界出现应力集中现象.离层模型在应力和位移上明显比无离层模型要大的多,说明废弃采空区离层上覆岩层受到地震力扰动后更容易发生"活化",但离层模型和无离层模型在地震波作用下各观测点的应力值随时间变化而变化其动应力时程表现为波动曲线其波动周期与输入加速度的周期一致,顶板动应力来说其的分布规律与重力静力作用下的应力分布规律具有很多相似之处.     

动荷载作用下采空区地基稳定性分析

安太堡露天矿东北角的井阳煤矿开采造成了大面积的地下采空区,为避免施工设备陷入采空区,须研究地面施工时动荷载对采空区的影响。本文按照时间顺序把该采空区划分三个区域,通过数值模拟计算分析了在动荷载作用下采空区内的变形、塑形破坏和应力分布状况,并对采空区上方施工安全性作出评价,最后提出采空区地基的处治对策。     

交通荷载作用下锚固公路边坡动力响应

锚杆支护边坡在交通振动下的设计主要采用拟静力的方法,无法考虑锚杆和边坡在交通振动下的影响。通过分析交通振动,借助有限差分软件FLAC3D,对锚固公路边坡在交通振动作用下进行动力响应分析。通过对某处半山腰的盘山公路路面施加竖直向下的交通振动,研究锚杆支护公路边坡响应位移、锚杆响应轴力、坡体内响应加速度的变化。研究结果表明:在交通荷载振动下,未支护边坡随着振幅的增加,坡体位移量增加,增加范围在10-2 mm以内,振动影响整个坡面范围,锚杆支护后的边坡位移增加范围在10-3 mm以内,振动影响在距路面竖直距离8m以内;锚杆轴力最大值出现在距路面较近的位置,在距路面0~8m内,响应锚杆轴力较大,超过此范围锚杆轴力在100N以内变化;公路以下坡面各层锚杆轴力最大值出现在埋深6~7m范围内,公路以上坡面出现在埋深2~3m处;随着埋深的增加,坡体内响应加速度迅速衰减,且响应垂直加速度的衰减幅度要略大于水平加速度的衰减幅度。     

水平阶跃荷载作用下框架结构动力稳定性研究

讨论了利用时程分析研究动力稳定性的具体思路和分析方法,通过算例分析得到了阶跃荷载作用下框架结构动力稳定临界荷载,并研究了阻尼对动力稳定性临界荷载的影响规律．     

地震作用下钢管混凝土拱桥的动力稳定性

仿照拱结构静力稳定问题的分类，提出钢管混凝土拱桥在地震作用下基于Liapunov运动稳定性定义的动力第一类稳定的概念和基于极值理论的动力第二类稳定的概念，研究其动力稳定问题．前者本质上为弹性动力屈曲，通过改进的时间冻结法即动态特征值方法进行研究；后者本质上是动力极值问题，根据Budiansky＆Roth失稳准则（简称B-R准则）结合动态增量法进行研究．从稳定的角度对钢管混凝土拱桥的抗震性能进行研究和探讨，结果表明其具有较高的动力稳定性能．     

上覆薄煤层采空区公路隧道开挖稳定性试验研究

隧道下穿煤层采空区施工将对周围地层产生扰动,影响隧道围岩及初期支护的稳定性.进行了上覆薄煤层采空区隧道开挖的室内相似模型试验,试验中通过测量隧道开挖过程中采空区地层、隧道拱顶的沉降及初期支护内力等参数,对上下台阶法和单侧壁导坑法进行了对比分析.测试结果表明,隧道开挖引起的采空区地层沉降受开挖方法的影响显著,上下台阶法开挖引起的采空区地层沉降高于单侧壁导坑法,沉降槽曲线较陡、沉降范围更宽.两种开挖方法中,围岩压力的最大值均位于右拱脚处,钢拱架最大弯矩出现在拱脚处,最大轴力位于拱腰或拱肩处.其它条件相同时,采用单侧壁导坑法开挖时初期支护背后的围岩压力、钢拱架内力和偏心距等普遍大于上下台阶法开挖.研究表明在隧道下穿倾斜煤层采空区施工时,采用单侧壁导坑法开挖可以显著减小对采空区地层及围岩的扰动,但同时需增强初期支护的刚度,确保围岩及隧道结构的整体稳定性.     

随机扰动下系统的稳定性问题

主要讨论了了无穷维空间中关于柱布朗运动的随机发展系统的稳定性问题，将Ｈｉｂｅｒｔ空间上的随机发展方程ｄＸｔ＝ＡＸｔｄｔ＋Ｇ（Ｘｔ）ｄＢｔ看作方程ｄＸｔ＝ＡＸｔｄｔ在随机扰动下的动力系统并讨论其解的稳定问题，即所谓的随机动下的系统稳定问题，主要结果有在加有限制的Ｇ（ｘ）的线性增长条件下，较直接得到其发展解的指数稳定性；利用一个积分不等式削弱关于Ｇ（ｘ）的线性增长条件，得到其Ｌ＾２－连续发展解的指数稳     

高静应力和频繁动力扰动共同作用下矽卡岩动力学特性

为进一步揭示深部岩体受到开挖爆破等动力作用时的破坏机理,利用基于SHPB装置的动静组合加载试验系统,首次对中高应变率下矽卡岩在高静应力和频繁动力扰动共同作用时的变形特性、能量规律、破坏模式等进行了研究.随着冲击次数的增加,岩石的弹性模量先增大后减小,而每次冲击时的最大应变整体表现出先减小后增大的趋势,最后一次冲击时弹性模量骤降,最大应变突增,岩石试样发生破坏.单位体积岩石能耗为负值,说明在冲击动载的作用下岩石试样表现出释放能量的特性,这是由于高静应力作用产生的弹性应变能受动力冲击作用诱导而释放;随着冲击次数的增加,单位体积岩石释放的能量先增大后减小.结构致密、强度较高的矽卡岩试样随冲击次数的增加表现出劈裂破坏模式.     

公路简支梁桥在车辆荷载作用下的动力响应分析

把车辆和桥梁看作两个分离的子系统,分别应用d’Alembert原理和有限元法建立它们的振动微分方程,通过两个子系统之间的位移协调条件和相互作用力相等的原则将车辆和桥梁的振动微分方程耦合起来.利用有限元软件ansys的二次开发APDL语言编写了求解车桥耦合系统振动微分方程的命令流,以路面随机不平顺为激振源,进行了车桥耦合系统动力响应的计算,研究了路面不平顺及车辆参数对桥梁动力响应的影响.计算结果表明,路面等级、车速、车辆悬架刚度、车辆悬架阻尼对桥梁结构动力响应的影响明显;车重、轮胎阻尼、轮胎刚度的影响次之.     

RC扰动下Hopfield神经网络稳定性分析

给出了一类非对称Hopfield神经网络的渐近稳定条件;分析了在有电阻(R)、电容(C)扰动时的渐近稳定性.     

周期荷载作用下几何缺陷拱的动力稳定性

分析了周期荷载作用下几何缺陷对拱的动力性能的影响.首先将结构有限元节点坐标偏差视为随机变量,通过建立拱的条件相关矩阵,分解得出几何缺陷的分布方式及缺陷幅值标准差.在考虑动力荷载作用下结构的稳定性能时,由Lyapunov稳定性原理出发,推导出了反应结构长期动力性能的运动稳定方程,基于此方程求解Lyapunov指数.对比分析了几何缺陷拱与完善拱的动力稳定性能,研究了周期荷载作用的频率与几何缺陷的大小对拱动力稳定性能的影响.结果表明与静力屈曲模态相似的几何缺陷分布方式对拱的动力稳定性影响最大;同时存在使拱发生动力失稳的激励频率区域.     

矩形薄板在非保守力作用下的动力稳定性

用弹性非保守系统自激振动的似固有频率变分原理,导出矩形薄板受均胡从力的变分方程,进而导出此问题的有限元基本方程及求解临界力和固有频率的特征方程,用载荷增量法计算了在不同边界条件下,不同边长比的矩形薄板在面内受均布随从力作用的临界载荷,分析了两相材料组合板的临界载荷与模量比的关系,计算结果表明,边界条件对薄板的动力稳定性有较大影响,它不仅影响临界载荷,而且对板的屈曲形式起决定性作用。     

路基下大采空区动力灾害监测预报

路基下采空区动力灾害监测是西部矿山多年来一直关注的焦点问题。将子波变换技术应用在路基下空区动力学破坏监测的非稳态信号分析中,基于现场的工程分析与评价,结合数值计算和统计力学的理论,对空区围岩非稳态破坏位置进行了统计推断以及对断裂位置正确定位。结果表明,该方法和技术是可行的。     

下伏采空区对拆旧地块稳定性分析

为了对阜新太平区局部沉陷区拆旧地块是否可恢复为耕地进行评价,需要对沉陷区拆旧地块的稳定性和危害性作出评价。根据太平区政府提供的沉陷区拆旧地块土地范围角点坐标以及下伏煤矿煤田平面图和剖面图,通过利用概率积分法对沉陷区拆旧地块进行沉稳分析。结果表明：拆旧地块下伏煤矿,由于采高不大,埋深较大,下沉量较小,地表移动延续了近2年至3年,所以不影响沉陷区拆旧区地块恢复为耕地的实施。     

动力扰动和高温联合作用下砂岩力学特性及破坏特征

为分析不同动力扰动和温度条件下砂岩的力学特性和破坏特征,开展了单轴压缩试验和声发射试验。首先,对中粒径砂岩试件进行不同温度的加热;其次,进行单轴压缩并全过程监测声发射信号;最后,结合峰值应变、单轴抗压强度等数据,分析砂岩的力学特性及破坏特征。研究结果表明：循环扰动和温度作用对岩石强度影响极大,无循环扰动的试件抗压强度随温度升高而先上升后下降,其余试件抗压强度与两者呈负相关,且受温度影响更为显著;砂岩峰值应变随着温度升高呈先降低后上升的趋势,200℃为该类砂岩的拐点,砂岩峰值应变与循环扰动幅度呈正相关,有加速上升趋势,且对温度变化更敏感;试件临近破坏时,内部裂纹发展情况存在突变,R_A(上升时间与幅值之比)和F_A(平均频率)的分布明显变化。F_A/R_A>K的声发射信号急剧减少、F_A/R_AA/R_A的波动与实际物理过程一致且更提前,可作为岩石破坏先...     

时标上具有扰动的中立型动力方程的稳定性

考虑时标上一类含有扰动项的非自治中立型动力方程的3/2-稳定性问题。运用时标的微积分基本理论和Gronwall等重要不等式,得到了零解一致稳定和渐近稳定的充分条件,推广并改进了现有文献中的结论。     

石膏矿采空区稳定性研究进展

针对石膏矿采空区稳定性研究的紧迫性,系统介绍了国内外采空区稳定性经典理论,以及如何利用FLAC3D﹑ANSYS等软件进行静态数值模拟.论文着重从岩石流变﹑爆破扰动﹑长期强度等多因素动态演变方面对采空区稳定性进行探讨.研究讨论认为,如何将支撑采空区稳定的顶板-矿柱-底板体系中岩石受扰动、流变作用的动态演变纳入采空区稳定性分析中,建立量化多因素耦合模型和基于常应力状态的破坏准则及动态破坏机制,将成为未来研究的重点方向.     

多灾害作用下特大桥梁深水基础动力稳定性分析

以拟建的琼州海峡大桥深水基础为研究对象,考虑地震力、船撞力、波浪力等多种灾害因素,采用有限元动力分析法对深水基础位移响应进行分析,探讨其动力响应特性.结果表明:深水基础在地震力作用下基本为同向运动,并发生较大的水平位移,100年超越概率4%(E2水准)时位移最大达24.4cm.船撞力作用下,水平位移达15.1cm;波浪力作用下,水平位移达10.8cm;群桩在动荷载作用下响应复杂,由于土体的约束以及上部大刚度沉井的惯性力作用,桩身及上部沉井相对位移较大,导致桩头部位发生明显的应力集中.计算结果可为今后特大桥梁深水基础,尤其是为琼州海峡大桥深水基础的设计提供参考.