煤与瓦斯突出矿井地应力分布规律实测研究

河南能源化工集团九里山矿为煤与瓦斯突出矿井,采用空心包体应力解除法对该矿现场地应力进行测量,得到不同位置不同埋深的地应力测量数据。对测量数据系统分析,得出该矿浅部地应力以水平构造应力为主,且最大、最小主应力量值相差较大,具有明显的方向性。在构造破坏带,即使深度不大,围岩中也可能存在很高的构造应力,具有发生煤与瓦斯突出的有利条件。     

圆柱和平面之间粘 滑接触分析

当圆柱和平面产生粘-滑接触时,在Hertz理论[1,2]和Mindlin[2～4]理论基础上,推导了平面内应力分量的计算公式.分析了平面内应力的分布,描述了应力分布的特点.x轴向应力在接触表面的导向边均为压应力,而在拖动边存在拉应力;最大拉应力和最大压应力均出现在接触表面,其中,最大拉应力存在于拖动边的边缘,而最大压应力存在于导向边.z轴向应力均为压应力,最大压应力出现在接触表面的接触中心邻近区域.第一主应力的最大拉应力出现在接触表面的拖动边边缘,而在导向边均为压应力.第三主应力均为压应力,最大压应力出现在接触表面的导向边.剪应力、主剪应力和Von Mises等效应力(当摩擦系数较小时)的最大值均出现在平面内部.因此,第一型裂纹的产生和扩展首先会发生在拖动边的边缘;而塑性滑动开始首先会出现在接触体内,然后扩展到接触表面.这些将为研究接触变形和接触体的失效提供理论基础.     

逆转泵作液力透平径向力的分析

为了研究泵逆转作液力透平时径向力对泵轴的影响,选取比转速为23.1和55.7的离心泵逆转作液力透平进行数值模拟试验,探讨液力透平的性能特性和叶轮耦合面上的静压分布规律,结果表明:径向力的产生主要是由引水室内液体对叶轮周向压力分布不均匀引起的;液力透平径向力的大小随着流量的增加而逐渐增大,径向力的方向在沿液流距隔舌80°~130°之间.     

地面水平井注浆工艺技术在煤矿水害区域治理中的应用

针对井下钻孔向煤层底板注浆加固技术存在的不足,本文介绍了地面水平井注浆工艺技术在煤矿水害区域治理中的应用和取得的效果。实践表明,地面水平分支孔对煤层底板含水层注浆加固优势明显;地面注浆系统可以提供较大的注浆压力,增大浆液的扩散范围,提高注浆量,保证注浆加固的效果,实现煤矿工作面底板水害的超前治理。     

混凝土温度变形抗裂性能的数值模拟分析

本文拟利用有限元数值模拟方法分析在研究混凝土温度变形抗裂性能时,径向应力分布、环向应力分布以及钢芯热膨胀系数对抗裂圆环径向应力和环向应力分布的影响,以此来判断抗裂圆环是否可以用来研究混凝土温度变形抗裂性能,同时为抗裂圆环试验装置的设计提供科学参考依据。研究结果表明,抗裂圆环可以用来研究混凝土温度变形抗裂性能。在不同温度条件下,钢芯热膨胀系数的变化对应力分布的影响是不同的,因此,在抗裂圆环设计中,要分情况考虑钢芯热膨胀系数的影响。     

平煤六矿北二软岩巷道底鼓控制技术研究

根据平煤六矿北二中央变电所破坏变形的实际情况,分析其底鼓主要原因是地应力较大和巷道围岩破碎。因此制定壁后注浆加组合锚索治理方案,加固巷道的围岩和控制围岩内部的地应力。运用FLAC3D对原支护形式和治理方案进行数值模拟计算,从模拟结果可以看出,此治理方案能极大地减小底板岩层的塑性区域,并将垂直和水平应力分别控制在巷道的两帮和顶底板处,减弱了底板岩层的作用应力。通过现场观测数据表明,此方案能够较好的控制中央变电所的底鼓,为深部矿井高地应力软岩巷道的底鼓治理提供了参考依据。     

纯水液压锥阀中二级节流的抗气蚀性能研究

为了研究二级节流结构在水压锥阀中的抗气蚀特性,首先从理论上进行分析,然后通过CFD软件,对不同锥角二级节流锥阀的三维流道进行气穴流场的数值模拟计算。通过仿真计算,得到相应的压力分布云图和气体体积百分比分布。分析压力分布对气体体积数的影响,并将结果与一级节流进行对比分析,采用二级节流使得节流口进出口压降减小,经过阀口的最低压力升高,气体体积百分数明显降低;在开度为0.4mm、阀芯半锥角为30°时,没有产生气泡,直接抑制气蚀的产生。因此,二级节流结构能够有效地减轻水压锥阀的气蚀现象。     

基于FLAC~(3D)的深基坑土钉墙支护数值模拟

以某小学深基坑工程为例,通过FLAC~(3D)建立了基坑开挖的三维模型,对基坑开挖过程及土钉墙支护进行模拟,分析了水平位移及土钉墙受力特点,水平位移随开挖过程不断增大,沿基坑深度呈"C"型分布,最大位移达18mm;土钉最大应力在靠近坡面位置,混凝土面层弯矩沿深度逐渐增大。研究表明,土钉墙支护方案是可行,能够有效地抑制基坑变形,保证基坑的安全稳定。     

浅析煤矿开采原岩重力应力场分布规律

随着人类煤矿开采范围的不断扩大和向深度的不断发展,传统的经验类比的方法已不能满足工程项目的开挖设计和施工,只有调查清楚影响工程稳定的主要因素,并通过定性定量的数值分析与科学的实验研究,才能放大工程项目的经济效益和社会效益,然而在诸多影响因素中,地应力状态是最重要,最根本的因素之一。在原岩竖直应力分布中,自重应力场的研究则显得尤为重要。     

在制备过程中热障涂层系统应力场有限元分析

采用有限元软件ABAQUS建立了非齐边三层平板结构热障涂层模型,并模拟了在制备过程中其残余应力的分布情况,主要讨论了沉积温度、陶瓷层厚度对其残余应力场分布的影响.计算表明：沉积温度越高,陶瓷层厚度越厚,容易造成陶瓷层端部应力分布不均匀区域变大,同时对基底应力场不均匀分布影响区域也越深;在不同的陶瓷层厚度和沉积温度条件下,陶瓷层和过渡层均处于压应力状态,其数值分别在-50 ~ -300 MPa和-30~-140 MPa范围内,而基底则处于拉应力状态,其值变化在5 ~ 55 MPa范围内;陶瓷层与过度层界面剪切残余应力呈双曲正弦分布,且在界面中间剪切残余应力的值接近于零.这些模拟结果将进一步完善解析解所预测的残余应力场分布情况,为后期采用拉伸法研究热障涂层系统界面结合性能时提供重要的应力分析基础.     

换热管对管壳式换热器应力分布的影响

针对管壳式换热器管板在正常工作过程中,所受到的应力情况复杂无比,利用ANSYS有限元分析软件,以管程壳程正常运行工况为研究对象,通过改变换热管曲率半径、换热管厚度、换热管布管方式和换热管几何形状,考察其内部应力分布情况。结果表明,管板主体温度接近管程温度,在与壳程相连接的较小区域,温度接近壳程温度,出现表皮现象;最大等效应力出现在换热管与管板的连接处和管板与壳体的连接处;随着换热管曲率半径和厚度的增大,最大等效应力呈减小的趋势;正三角形布管方式比正方形布管方式最大等效应力大;椭圆形换热管比圆形换热管最大等效应力大。所得结论对管壳式换热器的正常运行提供一定的参考。     

深部高地应力松软围岩巷道支护技术研究

分析了深部高地应力软岩的特征,并以高地应力和软岩特性为基础阐述了深部高地应力软岩巷道变形机理。结合国内部分高地应力软岩巷道支护实践,提出采用复合型支护方法控制该类巷道,并给出了该类型巷道应采取的支护方式为"全锚索+喷浆+注浆"联合支护。以河南某矿二水平轨道下山为研究对象,进行了"全锚索+喷浆+壁后注浆"联合支护试验。现场观测结果表明,该支护方式下二水平轨道下山围岩变形较小,支护效果较好。     

新建隧道施工引起既有铁路路堑变形仿真模型研究

为研究新建隧道施工对既有铁路路堑变形的影响,本研究选取最不利断面,建立能够模拟施工过程的二维平面应变数值仿真模型,针对新建隧道明挖法与暗挖法施工探讨新建隧道对既有铁路路堑的影响。研究表明：新建隧道施工过程中,隧道初期开挖造成岩土体应力重分布,使边坡产生较大的沉降、隆起以及水平位移的变化,随后快速趋于稳定,新建隧道与既有铁路路堑的步距较大,既有铁路路堑所产生的变形量较小,新建隧道引起的既有铁路路堑变形区域处于安全范围。该研究结果可为类似工程提供参考依据。     

基坑开挖对邻近地铁结构影响的数值模拟研究

【目的】以南昌市某雨污水管道、箱涵工程为例,结合场地条件和施工区域工程地质情况及水文条件,探讨明挖法施工对邻近结构的影响。【方法】基于修正莫尔-库伦本构模型和室内试验参数标定,结合岩土隧道专用有限元软件Midas/GTS NX进行二维建模,模拟分析箱涵明挖施工过程,探讨基坑整体位移情况和邻近地铁结构变形位移。【结果】研究结果表明,江纺路雨污水管施工邻近隧道最大水平位移为2.11 mm,最大竖向位移为3.40 mm;民园路雨水箱涵施工邻近隧道最大水平位移为2.38 mm,最大竖向位移为8.76 mm;民园路雨水箱涵施工邻近车站最大水平位移为0.10 mm,最大竖向位移为0.34 mm。【结论】邻近结构位移变形均满足地铁车站和区间结构安全要求。数值模拟方法可为城市建设可行性研究提供新思路。     

某矿泵房硐室围岩控制技术研究

基于某矿42采区泵房硐室围岩失稳难题,利用地质雷达与钻孔窥视仪初步确定了围岩松动圈的发育范围,同时对水平构造应力以及附属硐室的开挖对泵房硐室围岩受力影响进行了数值模拟分析,得到了泵房硐室围岩应力特点。基于上述研究,提出了棚—索协同支护技术与锚网索控底技术,并进行了工业性试验。结果表明,该支护技术方案有效控制了泵房硐室变形。     

基于钻孔瓦斯压力测试的有效抽采半径研究

为了有效地对瓦斯进行抽采,确保煤矿的安全生产,以某煤矿1231工作面为例,采用钻孔瓦斯压力测试的方法,依据瓦斯有效抽采半径测定原理,研究瓦斯抽采压力变化及瓦斯压降率变化。研究得出:在对瓦斯进行抽采时,距离瓦斯抽放孔越远,瓦斯压力降低幅度越慢,下降幅度越低;随着测试孔与预抽孔之间距离的增大,钻孔瓦斯压降率逐渐减小;本煤层瓦斯抽采半径为1m。     

静态破碎施工方法在紧邻铁路营业线高边坡石方开挖中的应用

静态破碎是根据现场试验测试情况,将适用的破碎剂按一定配合比进行水化后,灌注进预裂岩体孔内,破碎剂膨胀后对孔壁产生径向压力,当径向压力大于岩石的抗拉强度时,产生破碎效果。静态破碎剂与爆破相比,在破碎过程中不会产生振动、空气冲击波、飞石等,在紧邻既有线高、陡边坡石方开挖施工中,既能达到预期效果,又不会对既有线设备和行车安全构成威胁。     

接管形式及接管尺寸对压力容器疲劳寿命的影响

运用有限元方法对压力容器开孔接管区进行了数值分析,比较了正交接管、45°轴向斜接管和45°切向斜接管的应力分布规律与疲劳寿命,并以正交接管为例分析了接管尺寸对压力容器疲劳寿命的影响。结果表明:压力容器开孔接管区产生明显的应力集中,各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处,是筒体失效的危险区域;筒体上切向斜接管比相同内径的正交接管和轴向接管的应力集中都小。适当尺寸的内外过渡圆角、接管内径和接管壁厚均能提高压力容器的使用寿命。     

兰州市某地铁车站深基坑开挖支护三维有限元分析

以兰州市地铁1号线一期工程五里铺车站深基坑工程为背景,采用非线性有限元软件Midas GTS对地铁车站深基坑开挖过程进行仿真模拟,研究施工过程中"钻孔灌注桩+内支撑"围护结构的内力及变形、周围土体的沉降规律及范围,桩后土体的水平位移等随基坑开挖深度的变化规律.通过施设不同位置钢支撑对基坑变形的影响和原方案进行对比分析,得出原方案在控制变形等方面有较好的效果,且桩体最大水平位移减小0.36mm.     

法兰压板的有限元计算

法兰压板的最大工作压力是其安全正常工作的重要技术参数.应用有限元分析软件ANSYS8.0对SAE法兰压板进行强度分析,掌握在不同荷载作用下,法兰压板内应力的变化情况,计算出法兰压板内应力达到材料许用应力时的荷载.实验表明有限元计算得出的结果是正确的.