煤巷锚杆支护稳定性的数值模拟分析

将数值模拟方法应用到某矿工作面回风顺槽煤巷锚杆支护设计中,根据实际条件和建立数值模型的原则,通过现场地质资料调查得到区域岩层地质力学参数作为模拟边界条件,建立了数值模拟模型。提出4种锚杆布置方案,通过模拟并对输出图形进行分析(主要是煤巷围岩和锚杆周围应力的分析),得到合理的支护方式。     

二次采动煤巷围岩失稳数值模拟研究

本文作者利用RFPA 2D数值模拟方法对巷道进行了围岩失稳数值模拟研究,形象地再现了该巷道从掘进到相邻采面推过后围岩应力和位移的演化过程,并得出了护巷煤柱的合理宽度范围.     

综放沿空煤巷不同支护方式围岩变形演化规律的数值模拟

针对综放开采沿空掘巷围岩控制的问题,采用数值模拟方法,以山西兰花集团公司大阳煤矿3203综放回风顺槽为研究对象,利用FLAC3D计算程序系统模拟了留设5m煤柱护巷时回采巷道围岩和小煤柱应力演化过程,对无支护、有支护情况下的巷道顶、底板及两帮的应力分布特征,巷道围岩位移特征和沿空煤巷围岩破坏区演化规律进行了对比分析.结果表明,锚杆(索)支护形式能有效控制围岩变形破坏,并且施加锚杆(索)支护后围岩松动范围能有效控制在锚杆(索)锚固范围之内,为保证综放沿空煤巷的稳定提供了理论与技术依据.     

综放收尾切眼围岩稳定性数值模拟

采用数值模拟方法,对综放开采方法中的创新技术——综放收尾切眼技术中的围岩支护设计和围岩稳定性进行了系统分析,通过对无支护、锚杆一索一网联合支护、锚杆一索一网加钢棚架加强联合支护三种方案的计算分析,优选出了收尾切眼围岩的支护设计方案,为收尾切眼围岩稳定性控制提供了可靠依据,在工程实践中取得了显著的社会和经济效益。     

近距离煤巷群围岩稳定性计算与分析

基于潘家窑矿煤巷群的现场实际和拟建巷道的不同设计位置,建立了六种工况模型。分别采用FLAC3D数值模拟软件进行开挖模拟,并从位移、锚杆、锚索受力、塑性区分布等方面进行了分析,获取了对应工况下受力分布规律,为类似条件下的煤巷群围岩变形控制提供理论参考和技术借鉴。     

半煤岩巷围岩结构稳定性的数值模拟研究

针对半煤岩巷围岩结构特征研究其稳定性特点,得出了半煤岩巷不同围岩结构条件下的应力状态和变形特征,即围岩应力集中程度及其位置、巷道围岩变形的收敛规律和巷道围岩松动圈发育的结构特点。     

围岩损伤控制爆破数值模拟研究

为研究不同结构装药周边孔爆破对围岩损伤的影响规律,采用数值模拟方法开展了研究工作. 模拟结果表明,从获得良好爆破效果和降低围岩损伤的角度来看,在4种装药结构中,水+切缝管的效果最好,空气介质耦合时最差,中间依次为水介质耦合、空气+切缝管的装药结构. 因此在实际工程中,周边孔采用水+切缝管的装药结构,可适当增加炮孔间距或减小装药量,取得与其它装药结构相同的周边爆破效果,尤其对于松软破碎岩体爆破效果更加明显. 同时水的存在对于工作面的降尘和防止瓦斯爆炸等灾害事故的发生也具有一定的作用. 数值模拟结果与试验结果所得结论一致.      

断面形状对巷道围岩稳定性影响数值模拟分析

在煤矿巷道支护工序实施和施工应用中,一教认为有效提高支护质量的关键问题是支护方式的选择及支护参数的确定．而对巷道断面形状产生的影响考虑不足。通过现场实践调研得知,巷道断面形状对巷道围岩稳定性有比较大的影响．进而影响支护质量。采用FLAC5．0数值模拟软件,选取六种不同断面形状在相同条件下进行模拟比较,通过对模拟结果的分析研究不同断面形状对巷道围岩稳定性的影响。     

软弱围岩大断面隧道结构稳定性的数值模拟研究

软弱围岩极易出现大变形、开裂或者破碎等失稳现象,本文利用FLAC 3D数值模拟软件对软弱围岩大断面隧道进行数值分析,研究大断面软弱围岩支护前后的收敛位移值和应力变化情况.研究表明:经合理的支护和衬砌,软岩大断面隧道拱腰围岩水平应力由0.25 MPa增加至6.27 Mpa,围岩强度显著增加;同时围岩水平和竖直方向收敛值分...     

非线性准则下深埋公路隧道围岩压力研究

基于非线性Mohr-Coulomb屈服准则,构建了深埋隧道围岩多块体破坏模式。借助极限分析上限能量方法导出了隧道围岩压力目标函数解析解,并通过软件优化获得最优上限解。以娄衡高速笋安山隧道为工程依托,将本文获得的优化上限解与现场实测数据进行对比,论证了所构建的隧道破坏机制的有效性及准确性。研究成果可以为今后深埋隧道的支护设计以及安全评估提供理论依据。     

基于Hoek-Brown准则的小净距隧道围岩稳定性数值模拟分析

以Hoek-Brown准则为基础,采用FLAC3D数值模拟方法,分别建立不同跨度小净距隧道有限元计算模型,对隧道施工过程力学特征及围岩稳定性进行对比分析.通过分析得出:在施工中应尽量减少对中夹岩的扰动,并采取充分合理的加固措施保证小净距隧道的稳定和支护结构安全;Ⅴ级围岩条件下隧道的净距不能过小,净距在0.2B时的中夹岩受力情况要比0.5B时危险得多,相应的围岩加固也变得艰难,所以对净距的取值一般不能小于0.5B;采用侧壁导坑法开挖隧道,在开挖下侧土体时对中夹岩柱的扰动比较大,施工中应对该阶段加强观测并采取必要的应急措施.     

大型长廊式调压室围岩稳定性数值仿真分析

西部水电建设中,大型长廊阻抗武调压室应用越来越多,此类调压室整体形状窄长,一般具有高边墙、大跨度等特点．以黄金坪水电站调压室为例,结合其自身特点,运用弹塑性围岩理论,对开挖和灌浆锚固过程中的长廊式调压室围岩稳定进行数值分析．最后,针对长廊式调压室特点给出有利于围岩稳定的建议,为同类工程及相关研究提供参考．     

赵各庄矿深部回采巷道围岩变形规律的数值模拟研究

针对深部回采巷道的围岩变形规律而采取针对性的治理措施,改善巷道的支护与维修现状,利用连续介质显式有限差分计算机软件FLAC3D对综采放顶煤工作面的回采巷道围岩变形规律进行了数值模拟研究,并根据其数值模拟结果采取了超前加固支护,有效地控制了深部软岩巷道支架变形,降低了巷道的维修量,对深部矿井开采有一定指导作用。     

大跨软岩隧道开挖围岩稳定性研究

采用ABAQUS软件,建立某大跨软弱围岩隧道的三维模型。结合监控测量数据,研究了隧道开挖扰动区域的时空分布特征。结果表明,拱顶下沉计算值与实测值随时间的变化规律基本一致,均在20d时趋于稳定。隧道开挖卸荷扰动影响范围在掌子面前方约1．2倍洞跨,掌子面后方拱顶沉降最终稳定时距掌子面距离约为1．5倍洞跨。     

非线性准则下隧道围岩响应的理论和数值分析

采用Hoek-Brown非线性准则描述岩土破坏特征更能反映岩体固有特点和非线性破坏特征,以及岩石强度、结构面组数、所处应力状态对岩体强度的影响。首先,通过理论分析,得到了围岩开挖后应力和变形情况;然后,利用数值计算软件,建立了Hoek-Brown准则下隧道的数值计算方法和计算模型,分析了隧道在开挖情况下的应力变形情况,得到围岩的径向应力、切向应力、剪应变分布、塑性区分布和位移情况,并将数值计算结果与理论计算结果进行对比,结果表明:①隧道开挖引起岩体的扰动,使其从平衡状态转为不平衡状态。随着时间的推移,不平衡力逐渐在岩体中消散均化,岩体的扰动逐渐减小,最终趋于平衡。②数值解均略大于理论解,但二者差别十分微小,从而验证了数值方法的正确性。     

围岩性质对采空区稳定性的影响分析

建立采空区数值模型,采用FLAC3D计算L了采空区变形、应力、塑性区分布情况,在采空区顶部产生较大位移,为采空区冒落带,而在采空区水平方向两侧则有较大应力集中区。对采空区围岩的各因素进行了敏感性分析,给各因子赋予了权重值,为采空区的治理工作提供了必要的参考。     

水泥土墙复合土钉墙的协同作用机理数值模拟

为进一步明确复合式支护结构间的协同作用机理,以水泥土墙复合土钉墙为研究对象,运用FLAC^3D有限差分软件建立三维模型.在分析工程实例基本作用规律的基础上,以水泥土墙水平位移为衡量指标,利用墙钉比进行数值模拟分析.结果表明:改变墙宽,当墙钉比为7.00%～12.00%时,最大水平位移明显减少;在墙钉比不变的情况下,水泥土墙在基坑边缘时,约束水平位移最为明显,后移影响土钉轴力的发挥;改变土钉倾角,当墙钉比为8.90%～9.20%时,位移明显减少,最大水平位移最小.因此,当墙钉比为8.00%～9.50%时,支护结构受力合理,协同作用效果最好.     

高水头作用下深埋长大隧洞围岩稳定的数值模拟研究

在深埋隧洞开挖过程中,不可避免地将会遇到高水压和高应力,以及这两个因素所控制和诱发的问题,因此分析水压作用对围岩稳定性的影响具有重要意义。针对研究高水压对深埋隧洞围岩稳定性的影响,结合锦屏二级水电站引水隧洞的实例采用FLAC3D软件进行数值模拟。通过计算不同水压力条件下的围岩最大变形量,建立围岩最大变形量与水压力之间的关系,求解临界水压力。当岩体强度满足一定条件时,只要水压力小于临界水压力,就可忽略水压对围岩稳定性的影响。结果表明:对于白山组大理岩Ⅱ类围岩可忽略水压作用;而对于白山组大理岩Ⅲ类围岩,高水压对其影响比较大,出现严重变形,需做支护处理。     

基于Mohr-Coulomb准则的岩石损伤统计分析方法研究

从探讨基于Mohr-Coulomb准则的新的岩石微元强度表示方法及其服从Weibull随机分布的特点出发,基于岩石三轴应力应变试验曲线,建立了反映岩石破裂全过程的损伤软化统计本构模型．在此基础上,重点研究了Weibull分布参数对岩石损伤软化统计本构模型的影响,并结合岩石三轴应力应变试验曲线的特征,对岩石损伤软化统计本构模型进行了合理修正．与试验结果及前人研究结果比较,该模型形式简单,能更好地反映工程实际,具有广阔的应用前景。     

越江隧道联络通道冻结法施工力学模拟

采用大型有限差分软件FLAC^3D,对上海越江隧道联络通道的开挖过程进行了数值模拟．从数值分析的角度对冻土帷幕的应力与变形进行了分析和安全评价,详细研究了冻土帷幕中应力与位移的分布情况,确定了冻土帷幕的厚度设计值,并指出了容易产生应力集中的位置为冻土帷幕与隧道接触部位．由于该部位在冻结过程中散热快,冻结效果差,所以施工中应该注意,同时也为今后的联络通道数值模拟与人工冻结法施工提供了参考．