地下巷道锚杆作用机理的流变分析

对于采用锚杆支护的巷道，根据流变力学的基本理论，分析了在两向等压条件下锚杆支护区围岩应力———位移随时间的变化规律，建立了与时间有关的锚杆支护破坏准则，对地下巷道的支护设计具有一定的参考价值。     

平顶巷道锚杆支护机理的数值模拟

以现有锚杆支护理论为基础,利用ANSYS软件,通过模拟锚杆支护对顶板离层的影响和锚杆支护对巷道周边围岩强度影响,揭示了巷道锚杆支护作用的力学机理,得出锚杆支护可以有效地减小和限制直接顶的下沉和离层并能够阻止巷道周边围岩的变形,并使得锚固体的弹性模量有较大的提高,从而提高巷道周边的围岩强度,达到支护的目的.研究结果进一步验证了现有锚杆支护的部分理论,并且对锚杆支护工程提供了重要的理论依据.     

平顶巷道锚杆支护机理的数值模拟

以现有锚杆支护理论为基础,利用ANSYS软件,通过模拟锚杆支护对顶板离层的影响和锚杆支护对巷道周边围岩强度影响,揭示了巷道锚杆支护作用的力学机理,得出锚杆支护可以有效地减小和限制直接顶的下沉和离层并能够阻止巷道周边围岩的变形,并使得锚固体的弹性模量有较大的提高,从而提高巷道周边的围岩强度,达到支护的目的.研究结果进一步验证了现有锚杆支护的部分理论,并且对锚杆支护工程提供了重要的理论依据.     

新型锚杆在巷道支护中的适应性分析

运用锚杆支护原理 ,对几种新型锚杆从技术特性、经济指标等方面进行了分析。论述了新型锚杆的优点与适应性。通过工程实例 ,证明其在煤矿巷道支护中的合理性与实用性。     

深部巷道底板锚杆支护数值模拟

为研究深部巷道底板锚杆支护技术,采用RFPA~（2D）数值模拟软件,模拟有无底板锚杆支护情况下的深部巷道破坏情况。结果表明：有底板锚杆支护的深部巷道与无底板支护的相比,巷道周围应力分布均匀,抗破坏能力强,底鼓变形量小;巷道底角锚杆和底板锚杆对底鼓量的控制起重要作用。该结果可为深部巷道底鼓防治技术研究提供参考。     

穿层锚杆作用效果的DDM数值建模及分析

根据穿层岩石锚杆作用特点,通过建立以层面粘结力C、内摩察角Φ等效表述的数值模型,将位移不连续方法（DDM）应用于深部硐室层状岩石顶板锚杆支护效果的分析,探讨了不同锚固条件下硐室顶板的铅垂位移特征;通过DDM计算结果与传统梁理论所得结果的比较及顶板围岩应力分布特征的分析,指出了利用梁理论进行锚杆支护设计的不合理性,结果表明,合理的地下层状岩石锚杆支护参数设计应在考虑锚杆与围岩的共同作用条件下计算。     

锚杆安装载荷作用机理的数值模拟

使用ANSYS数值模拟软件对2种不同性质围岩中的苍道进行了分析计算，着重模拟计算了锚杆在不同种类围岩，不同安装载荷下的作用效果，重点分析了锚杆安装载荷的作用机理及其规律。     

回采巷道锚杆支护的FLAC分析

结合现场实际条件,用Fast Lagrangian分析方法（FLAC）对回采巷道在复合破碎顶板条件下的稳定性以及锚杆的作用进行了分析,得出了与现场实际完全吻合的结论,论证了初锚力的重要性。在此基础上,提出了锚杆支护时应注意的几个问题和相应的管理办法。     

锚杆作用机理的正交各向异性模型

对于采用锚杆支护的巷道,本文提出了正交各向异性弹性模型,用这个模型分析了在两向等压条件下锚杆的作用原理。     

锚杆安装载荷作用机理的数值模拟

使用ANSYS数值模拟软件对2种不同性质围岩中的苍道进行了分析计算,着重模拟计算了锚杆在不同种类围岩,不同安装载荷下的作用效果,重点分析了锚杆安装载荷的作用机理及其规律.     

横观各向同性圆形基坑抽水-水位恢复试验数值分析

为模拟井点抽水引起的圆形基坑内外水头变化以及地面变形,考虑水力特性和力学特性的横观各向同性及地下结构物的影响,建立了轴对称柱坐标系下的饱和-非饱和土固结模型.基于该模型,模拟两组圆形基坑抽水-水位恢复试验,分别研究弹性模量和初始饱和渗透系数的横观各向同性对水头和土体位移的影响.结果表明,当弹性模量越大时,水头越易改变,土体位移越小;当初始饱和渗透系数越大时,水头变化量和土体位移越小.     

各向异性孔隙地层随钻声波测井理论模拟及应用

储层中普遍存在的各向异性和渗透性均会对弹性波传播产生影响。为满足油气资源勘探需求,对复杂储层中各向异性与渗透率的测量评价已逐渐从常规的电缆测井(wireline, WL)发展为随钻声波测井(acoustic logging while drilling, ALWD)。建立随钻声波测井模型,以Biot理论为基础研究了弹性波在横观各向同性孔隙地层中的传播机制,并对含有钻铤的充液井孔内各部分声场进行分析,导出了横观各向同性孔隙地层随钻声波测井的声场表达式。研究了随钻多极子声场模式波的频散特征。结合时间-慢度相关法分析了阵列波形中地层波和钻铤波的到时及慢度特征。结果表明：随钻斯通利波和螺旋波速度频散曲线对地层各向异性和渗透率有不同程度的灵敏度,可用于实际资料的反演,并在此基础上处理了实钻井声波数据,对地层渗透率和各向异性进行了综合评价。研究成果可作为复杂介质地层中随钻声波测井解释的理论基础。     

川南深层各向异性页岩井壁失稳力学机理

川南页岩埋藏深、岩性复杂、质地硬脆、层理发育、地应力复杂,水平井钻井井壁失稳事故时常发生,严重阻碍了深层页岩气高效开发进程。为此,以川南深层龙马溪页岩为对象,实验测定了页岩各向异性弹性和强度参数,通过成像测井分析了层理产状,通过室内实验和测井资料确定了地应力大小和方位,建立了各向异性页岩井壁坍塌压力模型,分析了不同地层条件的坍塌压力,并以川南深层页岩气井为例进行了验证。结果表明,页岩基质黏聚力和内摩擦角为13.00 MPa、39.50°,层理黏聚力和内摩擦角为11.10 MPa、28.50°,层理倾角5°～15°、倾向NE110°～NE120°;水平最大主应力114.69～117.23 MPa、水平最小主应力93.79～94.57 MPa、垂向地应力108.42～112.81 MPa;综合考虑弹性和强度各向异性计算的坍塌压力最高,强度各向异性的影响明显大于弹性各向异性;沿水平最大主应力钻进的水平井稳定性最好,其次为直井和小角度定向井,沿水平最小主应力方向钻进水平井时稳定性最差; L20X井实钻情况与预测结果基本一致,证实了模型的准确性。     

巷道围岩变形规律依赖于锚杆支护参数变化的流变分析

针对锚固岩体的细观组构不同于原岩体的特点,分别赋予它们不同的本构模型,采用相应原理,导出了描杆支护圆断面巷道围岩流变的粘弹性解,分析了锚杆密度、长度变化时,巷道围岩的变形规律及其影响程度．对工程岩体的力学参数进行等效处理后,可利用该方法指导支护设计．     

超前支护的均一化横观各向同性弹性模型

超前支护（包括管棚和小导管注浆）是隧道开挖中保持地层稳定及控制其变形的重要手段,在隧道开挖模拟分析中需要妥善予以考虑。已有的分析模型一般是提高管棚和小导管注浆影响范围内的土体粘聚力和变形模量,或是分别模拟浆体和钢管。前者力图从整体效果上模拟超前支护对围岩的加强作用,但参数确定过于依赖经验,存在一定的随意性;后者如实模拟体系的构成,但大大增加了模型的复杂程度。如何采用既简单合理又能考虑其整体效应的模型是超前支护数值模拟的研究重点。为此,本文建议了一个均一化的横观各向同性弹性模型,研究了超前支护的平均弹性性质,并在此基础上提出了简化模型,该模型能够用来分析钢管的间距、管径、倾角等重要影响因素。最后,本文对某隧道开挖进行了三维有限元数值模拟,验证了所提模型的有效性。     

端头锁定对锚杆受力影响的理论及数值分析

全长黏结锚杆端头是否采用螺丝垫板固定或者与钢拱架焊接将导致锚杆的受力特征发生显著差异,研究这种差异对于理论认识及工程应用这类最常规的支护措施具有重要的理论意义及实用价值.采用理论分析及数值模拟的手段,对是否采用端头锁定的两种类型全长黏结锚杆轴力/杆体表面剪切力的分布形式进行了系统研究.主要研究工作如下:①根据两种类型全长黏结锚杆与围岩不同的作用方式,分析得到杆体轴力/表面剪切力分布的边界值;②通过理论分析,建立了能够反映两种类型全长黏结锚杆的杆体轴力/表面剪切力同围岩变形关系的统一微分方程;③以有限差分软件FLAC3D中内置的pile/cable结构单元作为基础,结合link,通过fish语言建立了考虑端头锁定的全长黏结锚杆模型构建方法;④分别采用理论方程和数值模拟对同一算例的两种类型全长黏结锚杆轴力/表面剪切力进行求解,对比论证了模型构建方法的合理性,研究了两种类型锚杆受力的差异性.     

平顶巷道锚杆支护的组合深梁模型

研究表明 ,按浅梁方法计算深梁的应力 ,所得结果与实际不符。本文给出了建立在深梁模型基础上的平顶巷道锚杆支护设计计算方法 ,并通过工程实例对解的可靠性进行了初步验证     

基于ANSYS接触分析的高强度螺栓节点数值模拟

采用通用的有限元程序ANSYS10.0对摩擦型高强度螺栓节点纯受弯荷载作用下的受力情况进行了接触分析,对数值模拟过程中的单元类型、预应力的施加方式、约束条件及各单元的实常数进行了系统的研究.结果表明:顶板螺栓外侧的螺栓的分担的剪应力大于内侧螺栓分担的剪应力,腹板螺栓靠近节点板上角的螺栓附近的滑移量最大.本文中的数值模拟方法可用于研究摩擦型高强度螺栓节点的摩擦力分布规律及极限承载能力,弥补试验过程中的不足.     

巷道锚杆支护的合理计算模型探讨

采用弹性和复合材料力学的理论，对巷道锚杆支护采用两种不同的计算模型，分析了它们对巷道围岩控制效果的影响，说明了选择研究方法的重要性。对计算模型的简化处理必须以其作用机理为根本，否则，将导致偏离实际的结果