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相似文献
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1.
浅埋采场初次来压顶板砂土层载荷传递研究   总被引:7,自引:0,他引:7  
黄庆享 《岩土力学》2005,26(6):881-883
通过实测发现了厚砂土层载荷传递现象,提出了顶板关键层载荷层载荷传递因子的概念。运用动态载荷相似材料模拟实验,得出了初次来压期间厚砂土层的“拱形”和“弧拱形”破坏特征,建立了载荷传递力学模型,得出了初次来压载荷传递因子的计算公式。  相似文献   

2.
矿矿柱群连锁失稳是破坏后果最为严重的采空区失稳模式。本文利用颗粒流离散元PFC2D研究了矿柱群连锁失稳的动态过程以及不同的矿柱安全系数、不同的诱发位置、不同的顶板刚度对矿柱群连锁失稳的影响。结果表明:(1)矿柱群的连锁失稳从诱发矿柱开始,失稳矿柱的应力传递到相邻未失稳的矿柱上造成相邻矿柱失稳,由此引发连锁效应;(2)矿柱的储备安全系数与载荷传递量的相对关系是决定矿柱群是否发生连锁失稳的关键;(3)矿柱群大规模失稳与诱发位置有关,诱发矿柱位于采空区的中心位置更容易形成大规模失稳,而位于采空区的边界位置,由于边界矿柱约束支撑作用则不容易诱发大规模失稳;(4)顶板的刚度显著地影响矿柱群的连锁失稳过程,刚度小的软弱顶板条件下,载荷传递从诱发位置向空区边界依次传递,失稳过程具有显著的"多米诺骨牌效应",而刚度大的坚硬顶板条件下,载荷传递与矿柱失稳不再表现出显著的"多米诺骨牌效应"。本文的研究成果可供开展相关工作借鉴。  相似文献   

3.
深埋隧道软硬交替复合顶板岩体变形破坏分析   总被引:7,自引:0,他引:7  
为了解隧道开挖后顶板岩层活动范围及其对隧道支护体的影响,对埋深为700m的隧道多层状顶板岩体,采用两种方式对其顶板围岩破坏形式进行了数值模拟研究和理论分析。一种方式是将顶板112m至地表的588m范围内的岩层视为均布荷载,模拟计算隧道顶板112m范围内岩层的应力、位移及塑性区范围;另一种对隧道至地表岩层进行全断面模拟。模拟计算分析表明,对于隧道顶板112m范围内相应位置的压应力σy、竖向位移Uy及剪应力τxy,两种方式计算结果基本相同,说明在距隧道中心一定高度处的岩层出现离层现象;复合顶板中的两层及两层以上的硬岩层与其间的软岩层构成了若干个组合板结构,隧道支护体所受的载荷主要来源于第一个组合板以下的岩体,并将第一个组合板以下的高度定义为支护体关键荷载圈。由数值模拟分析和理论计算所得到的隧道支护体关键荷载圈高度均在75m左右,相对误差不超过5%。  相似文献   

4.
高速冲击载荷作用下巷道动态破坏过程试验研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
冲击地压瞬时释放大量积聚能量,造成巷道严重破坏,直接影响煤矿安全生产。利用爆炸加载相似模拟试验和数字散斑观测方法(DSCM),研究高速冲击载荷作用下巷道动态破坏过程。试验结果表明,高速冲击波以巷道方向传递为主,顶板处变形较大,顶板岩层与煤岩体交界处发生错动,上部岩层明显下沉,顶板岩层受拉剪破坏,裂缝逐渐发育延伸至巷道;冲击波重复作用致使顶板岩体破碎,进而造成巷道局部破坏或垮塌。数字散斑观测结果说明,在高速冲击载荷作用下,顶板产生下沉位移约为4 mm,进而冲击波向两帮传播,岩层破碎后沿表面剥离脱落,表现为散斑计算结果云图中出现白色空白区。  相似文献   

5.
针对载荷试验结果不能反映地基基础的真实工作性状和荷载传递机理,同时,试验条件与地基基础的实际工作条件通常存在差异等问题,分析了载荷试验涉及的关键力学问题,进一步建立三维数值仿真模型,并与实际工程条件下的现场载荷试验结果比较。结果表明,数值仿真与载荷试验反映的荷载-沉降关系基本一致,验证了仿真模型的适用性。  相似文献   

6.
王晓军  郭鹏  黄惟盛  陈智宏  陈青林  赵奎 《岩土力学》2022,43(12):3453-3462
下向分层进路充填采矿法中,进路充填顶板的稳定对回采过程安全性至关重要,而分层充填体叠加载荷计算一直是顶板稳定性分析的难点。在充分考虑采动岩体荷载、矿体倾角、相邻分层间回采进路的交错布置、充填体与围岩的接触等工程实际后,推导了进路顶板平衡微分方程,求解得到进路顶板静荷载的理论值。结合回采工艺建立了“多跨梁”力学模型,并得到了回采进路顶板拉应力的理论计算公式,分析得到影响进路顶板稳定性的4个重要理论因素:顶板上部载荷σ v、回采进路跨度l、1:4充填体的厚度h、充填体自身抗拉强度[σt]。为充分考虑进路顶板静载荷和回采爆破动载荷影响,利用FLAC3D对多因素影响下的顶板稳定性进行了数值模拟正交计算。根据模拟结果,分析了各因素对顶板拉应力的影响规律,利用多元非线性回归的方法建立了多因素组合影响下顶板稳定性评价模型。该模型应用到某铜矿试验采场的实际生产,具有较好的指导作用。  相似文献   

7.
通过对某大型地下工程桩静载荷试验实测资料的分析,研究了超长大直径钻孔灌注桩荷载传递机理。  相似文献   

8.
刘一扬  宋选民  朱德福  李竹 《岩土力学》2020,41(3):1019-1028
西部地区采场顶板厚而坚硬,破断岩块常形成大块度关键块,围岩稳定性差,支架响应强烈,研究块体动态结构力学行为对西部地区采场围岩控制具有重要意义。根据大块度关键块相对回转形成的动态结构建立运动力学分析模型,按照块体间几何关系推导出挤压面积随回转角的变化关系,将块体相对回转的动态过程分为3个回转阶段。基于“砌体梁”理论推导出不同阶段块体所受挤压力与回转角的关系,对结构稳定性及力学行为进行分析。结合失稳条件,以支架工作阻力为响应特征,找到回转过程中结构最易失稳点,提出工作阻力确定方法,并得到现场实证。理论计算结果表明,在大块度条件下,随着回转角θ的增大,挤压力T1总体上呈增大的趋势;当块度i<1时,T1随θ变化呈二次抛物线规律变化;而当i>1时,曲线逐渐表现为线性变化,且块度越大T1随θ变化幅度越小。通过失稳条件分析,揭示了大块度关键块在回转初期易发生滑落失稳,而抗回转变形失稳能力较强;针对块度i较大,结构自稳性弱、支架响应强烈的特点,需设计合理的支架工作阻力,分析3个回转阶段受力情况,得出块体处于回转初期与中期的临界角度时最易失稳,并给出该易失稳状态下工作阻力计算公式。  相似文献   

9.
载荷试验确定基床系数修正方法的讨论   总被引:1,自引:0,他引:1  
Winkler地基模型是目前工程界应用最广的一种地基模型,但对其关键参数——基床系数k的确定,许多文献的表述并不一致。该文在大量试验资料的基础上,通过对该问题的深入研究,阐明了通过载荷试验确定基床系数修正方法的有关概念。对于砂性土地基,载荷板试验得出的基准基床系数仅需要进行基础大小修正,而对于粘性土地基,则需要进行基础大小和基础形状两项修正。  相似文献   

10.
水泥土桩荷载传递特征的试验和理论分析   总被引:5,自引:1,他引:5  
本文通过现场载荷试验以及根据不同深度内埋设的土压力盒获得的资料,对水泥土桩在垂直荷载作用下荷载沿深度传递特征进行了初步分析,同时在机理方面对此进行了探讨。  相似文献   

11.
许宏发  佟佺  王广建  王德荣 《岩土力学》2012,33(11):3219-3224
正确评估管棚加固围岩的抗爆性能,对坑道口部防护设计十分重要。基于相似模拟理论,用不同配比的水泥土替代自然岩体和注浆岩体,用塑料管替代钢管,模拟管棚超前支护坑道口部在爆炸荷载作用下的抗爆性能。制作了口部相似模型3件,模型长×宽×高为2 m×2.2 m×2 m,在顶部直接爆炸,分别模拟无管棚、1层管棚和3层管棚下,坑道口部动力响应和破坏特征。试验表明:管棚超前支护能有效加固坑道围岩,整体性增强,受力分布合理;随着管棚层数增加,口部破坏明显减弱,拱顶破坏范围从1.55 m减小到0.45 m、主裂缝最大宽度由25 mm减小到3 mm、网状裂缝最大宽度由24 mm减小到0.3 mm、裂缝条数由14条减少到3条、模型顶部爆坑体积由0.12 m3减小到0.05 m3。管棚超前支护能有效地将爆炸荷载的破坏作用控制在管棚加固层之外,抗打击能力明显增强。  相似文献   

12.
Sun  Zequan  Feng  Hao  Wang  Wenhai  Guo  Tao  Wang  Qingwei  Tang  Peng 《Geotechnical and Geological Engineering》2022,40(3):1103-1119
Geotechnical and Geological Engineering - The lithology of the roof of the mining roadway is compound and the thickness of each layer varies considerably, and it is disturbed by dynamic load all...  相似文献   

13.
刘斌慧  杨军  田锋  付强 《岩土力学》2023,44(1):289-302
巷旁切顶打断了巷道与采场下位顶板的连续性,促进了采场顶板垮落形成碎石帮,深入研究切顶对采场下位岩层垮落特征的影响机制具有重要意义。对采场支架载荷进行了分析,并对上覆岩层建立了力学建模,明确了上覆岩层运动与典型位置采场支架载荷特征的关系。在此基础上,针对6个巷旁切顶的工作面,给出了典型位置支架的载荷数据,从而分析得到巷旁切顶对采场下位岩层垮落特征的影响机制。同时,建立了数值模型,分析了不同的切顶起始位置和下位顶板强度对下位岩层垮落特征的影响。结果表明,121工法的“垮落线”具有对称的弧形边界,110工法的“垮落线”在切顶侧向工作面充分移动,N00工法介于上述两者之间。此外,不同切顶起始位置和顶板强度条件下,切顶的作用效果存在差异。研究结果有利于进一步深化巷旁切顶对采场下位岩层垮落特征影响的认识。  相似文献   

14.
坚硬顶板条件下采煤工作面容易诱发冲击地压、煤与瓦斯突出、矿震及采空区飓风等动力灾害,严重威胁矿井的安全生产。基于裸眼分段压裂超前弱化模式,结合“压裂垮落体+煤柱+承重岩层”协同支撑理念,提出坚硬顶板分段压裂超前弱化解危技术。综合采用理论分析、技术研发、工程应用等方法,探索顶板分段压裂超前弱化解危机理,研究形成稳定协同支撑系统的定量判定公式,并在河东煤田保德煤矿开展工程应用。结果表明:根据判定公式可优选压裂目标层位,顶板分段水力压裂弱化技术实施过程中,最高压力22.43 MPa,破裂压降最大达6.17 MPa,单个钻场3个钻孔累计出现3.0 MPa以上压力降167次;根据压裂前后工作面来压情况可知,压裂后顶板来压步距、动载系数、来压均值分别降低35.02%、14.29%、13.87%,巷道变形得到有效控制,验证分段压裂能够形成人造协同支撑系统,实现坚硬顶板动力灾害的弱化解危。研究实践可为同类地质条件下顶板强矿压灾害防治提供技术借鉴。   相似文献   

15.
冲击地压的发生机制与防治是煤矿动力灾害研究的重要问题。巷道顶板-支护系统在围岩扰动作用下存在接近共振状态的准共振现象将诱发顶板支护系统的冲击灾害,表现为顶板的位移、速度、加速度3种准共振强响应。依据支护失稳及支护塑性屈曲判别条件,给出支护动载破坏的3个安全系数及相应的危险扰动频率比区间,同时针对顶板支护系统准共振诱发的冲击灾害给出支护阻尼防冲控制分析。结果表明:在外界扰动力幅值低于静载下的支护临界破坏载荷时,顶板-支护系统的准共振现象是导致支护冲击破坏的主要原因;支护破坏的准共振危险扰动频率比区间与顶板支护系统的阻尼比及力幅比有关,随着阻尼比的增加,顶板准共振时的位移、速度及加速度响应幅值均减小,支护阻尼是对3种准共振响应均敏感的控制量;随着顶板支护系统阻尼比的增大或力幅比(外界扰动力幅值与支护静载破坏临界载荷之比)的下降,支护的危险扰动频率比区间范围将缩小甚至消失,同时阻尼比和力幅比取值均较小时,顶板支护系统在3种准共振下的危险扰动频率比取值区间较为接近。该研究将丰富对冲击地压发生机制的认识,同时对支护防冲控制设计具有参考价值。  相似文献   

16.
A new form of roof—”secondary roof structure” form, according to the characteristics of significant differences existing between the measured roof pressure and the roof pressure calculated by “support-surrounding rock” formulas, exists in working face that was mined under the upper gob at short range in Shendong mining area. The reasons why additional static load of secondary roof came into being were gained through the analysis of main roof weight distribution coefficient. It is that main roof can not transfer all the static load to the front coal wall and the rear caved gangue, and partial weight of the gangue of upper gob served as the additional static load attaching to the roof of working face. The roof parameters of five working faces mining under the upper gob were counted based on the field measurement and theoretical analysis. What is more, here, the relationship between the M/L value and the roof form was analyzed. Also the roof pressure of 21305 working face of 1?2 coal seam was calculated based on the secondary roof structure model, and the additional static load coefficient (T) was used as measurement of the additional static load of secondary roof. Finally, the directions which can be made a breakthrough in theoretical research of secondary roof were introduced.  相似文献   

17.
A systematic approach to numerically simulating an island longwall panel operation is proposed: it aims to investigate the evolution of overlying strata, static stress and displacement response and dynamic load arising from roof fracturing and fault slip. The results show that due to a small gob width (70 m) on both sides, the evolution height of overlying strata is limited, i.e. the heights of the cave-in zone and fracture zone are 30.98 and 66.91 m, respectively. The numerical model matches the theoretical analysis and field observations. Dynamic analysis reveals that the envelope of mine tremors confirms the good correlation with the evolution of the fracture zone. As the mining panel is far from the fault, fault slip does not occur; at this time, the dynamic load mainly comes from roof fracturing. When mining activities approach the fault, the calculation of the dynamic response of fault slip is performed over the area where the increase of relative shear displacement during dynamic analysis exceeds 0.05 m and where the shear stress along the fault decreases. It is shown that during the initial stage of the mining process, and in a square mining panel, fault slip is more likely to occur, leading to strong tremors and rock bursts, which become more notable in the later stages of the mining of the island panel.  相似文献   

18.
也论覆盖型岩溶地面塌陷机理   总被引:5,自引:0,他引:5  
为了更好地给覆盖型岩溶地面塌陷的处置和防治提供理论依据,根据可溶岩上覆盖层物质成分、地质结构及其物理力学性能的差异,首次将覆盖型岩溶地面塌陷机制区分为沙漏型、土洞型和泥流型3种类型。砂性土层分布区,由外界因素的触发导致沙颗粒向岩溶通道和溶洞漏失而产生的地面塌陷现象称为沙漏型塌陷。重力和岩溶提供的有效空间是产生沙漏型塌陷的必要条件,地下水作用加速了沙漏型地面塌陷发生,缩短了塌陷发生的过程。发生在黏性土和密实砂性土层中、由于土洞洞顶拱效应失效而产生的地面塌陷现象称为土洞型塌陷; 天然土洞通过地表水侵蚀与地下水潜蚀作用、砂土漏失和软土流失等3种方式形成; 土洞的形成和发展时期内洞顶上方土体是稳定的,在外部因素触发而导致洞顶拱效应失效时才发生地面塌陷; 土洞型塌陷具有隐蔽性和突发性的特点。由软弱土体流失而产生的地面塌陷现象称为泥流型塌陷。泥流型地面塌陷是软弱土体向溶蚀通道和溶洞中流失的结果。岩溶地面塌陷的触发因素包括地下水作用(垂直和水平渗流、土/岩界面处地下水位频繁波动)、外加荷载(动荷载和静荷载)和土洞顶板抗力降低(顶板强度降低、厚度减薄和结构破坏)等方面。这些外因触发了岩溶地面塌陷的发生。  相似文献   

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