扇形孔爆破起爆方式数值模拟与分析

针对青海格尔木锡铁山铅锌矿的分段空场法回采爆破的不同起爆方式,采用高度非线性显式有限元分析程序进行数值模拟。分析了孔口起爆和孔底起爆时的爆破应力分布、位移变化、能量变化等。比较得出孔底起爆优于孔口起爆,孔口起爆时孔口附近高应力状态出现时间早,矿石位移量大,而总能量小于孔底起爆,不利于矿石破碎,为采矿中起爆方式的选择提供理论依据。     

起爆位置对煤岩体深孔爆破的影响

基于岩石断裂力学和爆炸力学原理,分析了起爆位置对深孔爆破效果的影响。并运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对不同起爆位置下柱状药包在煤岩体中产生的应力场及其传播规律进行三维数值模拟研究。研究结果表明:起爆位置对深孔爆破有显著影响,孔口起爆形成的爆炸高能区指向煤岩体内部,有利于炮孔底部深部岩体的瞬时脆性断裂,孔底起爆在煤岩体内形成的应力有效冲量是孔口起爆1.5倍左右,有利于塑性区内应力集中区煤岩体的破碎和裂纹扩展。     

中深孔的孔底起爆研究

为了论证孔底起爆的合理性和优越性,作者在查阅国内外大量文献资料的基础上,对孔口起爆与孔底起爆在同等条件下的力学指标和爆破参数作了对比性的理论计算、模型测试与实验及现场爆破试验,其结果表明:(1)孔口起爆的高应力指向孔底,低应力指向孔口,而孔底起爆时高、低应力指向正好与此相反,这种相反的应力指向有利于岩体破碎;(2)破碎效应是由入射和反射应力波及爆生气体的联合作用引起的;(3)孔底起爆具有大块率低、能消除悬顶和隔墙、提高眉线完好率及减少盲炮等优点,因而值得推广应用。     

基于ANSYS的锚杆托盘有限元分析

针对锚杆屈服强度升级，采用ANSYS软件对配套的锚杆托盘进行结构静力有限元分析，合理选取锚杆托盘材料。在锚杆受力屈服时，锚杆托盘仍处在弹性状态；锚杆拉断时，锚杆托盘孔口处应力集中区内的极小范围区域，应力超过屈服强度但未达到极限强度，即允许锚杆托盘有一定的极其有限的塑性变形。有限元分析结果与现场实验验证情况相符，对锚杆托盘的材料选取、强度分析提供了有价值的参考和依据。     

不同介质间隔装药爆破数值模拟

为研究间隔介质对间隔装药爆破效果的影响,利用非线性动力分析软件LS-DYNA,建立单炮孔模型并进行模拟。观察水、空气间隔时爆破过程中应力发展,分析孔壁压力的变化,孔口有效应力分布及岩石中应力衰减过程。研究表明:水间隔爆破时,作用在间隔段孔壁上压力比空气间隔时大,但水间隔时岩石中爆炸应力衰减速度更快,当爆心距超过一定范围后,不同间隔介质装药爆破在岩石中产生的应力趋于一致;水间隔爆破时,炮孔孔口处有效应力峰值略小,但其峰值脉冲时间更长,更有利于孔口岩石破碎,降低大块率,改善爆破效果。     

基于LS-DYNA模拟的准直眼掏槽爆破技术研究

为了选出较好的爆破效果方案,有效提高巷道掘进速度,利用有限元分析软件对准直眼掏槽爆破技术进行数值模拟。通过控制药量多少和有无中心孔,对槽腔内和自由面上的有效应力比较得到:有中心孔和增大药量均可提高爆破有效应力;依据此装药结构和爆破工艺条件,炮孔中存在一个距孔底约1.25m高度的影响爆炸有效应力分布的高度阈值;两楔形孔连线上越靠近孔口连线中点,自由面上有效应力越来越小,与双孔爆破应力叠加理论模型分析给出的结论吻合。据炮孔底部有效应力等值线分布得到,准直眼掏槽更加适用于岩石硬度较大、炮孔深度较深的掏槽爆破。     

瓦斯抽采长钻孔负压沿孔长衰减机制及影响因素模拟研究

长钻孔具有抽采流量大、抽放时间长的优点,但是由于钻孔长度过长,在瓦斯流动过程中会有负压衰减,负压衰减对抽采效果有着重要影响.通过对瓦斯赋存和瓦斯运移的研究,结合对煤体进行受力分析,根据有效应力原理和吸附膨胀内向应变推导孔隙率和渗透率的演化方程,建立了煤层瓦斯扩散-渗流的模型,得到了计算钻孔内各区段沿程阻力损失的公式.采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件针对影响抽采钻孔内负压衰减的因素进行了数值模拟,结果表明:初始瓦斯压力、初始渗透率、初始扩散系数、煤层厚度、钻孔间距与钻孔内的负压损失呈正相关;初始瓦斯压力、初始渗透率、初始扩散系数越大,孔口负压降低速度越快;随着煤层厚度、钻孔间距的增加,孔口负压降低的速度放缓;随着钻孔直径的增加,钻孔内的负压损失呈现出减小的趋势,且孔口负压随时间的降低速度也随钻孔直径的增加减慢.研究结果对于提高瓦斯抽采率以及煤矿安全生产具有一定的指导意义.     

顶板初次破断前围岩应力场求解的复变函数方法

为得到工作面围岩中应力场分布的解析解,沿其倾斜方向将采场采空区视为沿走向扩展的矩形孔,运用平面弹性的复变函数方法求解采场应力场。然后用MATLAB绘制出了孔口周边的应力曲线,直观地描绘了采场周边的应力分布规律。得到采场围岩应力场分布的影响因素为采场形状、侧压系数和竖直原岩应力,并分析了它们的作用效果。     

矩形巷道围岩应力分布的复变函数解

为确保煤矿深部开采中矩形巷道的安全,需了解巷道附近围岩的应力分布及其影响因素。采用复变函数的方法,研究双向压力作用下的矩形巷道,得到了围岩中应力的解析解。给出了沿巷道边和水平轴的应力分布,并讨论了矩形巷道的长宽比和面积对应力的影响。结果表明:在矩形巷道的角点处,有应力集中的现象,应力分量都达到了最大值;随矩形巷道长宽比增加,应力最大值增加;长宽比相同时,改变矩形巷道孔口的面积,应力分布不会改变。     

楔形掏槽爆破下自由面应力分布数值模拟

基于Satrifeld迭加法,理论推导了楔形掏槽炮孔中柱状药包爆破作用下自由面上应力分布的解析解。建立了相应的数值模型,通过数值模拟对该解析解进行验证,结果表明,在自由面上,沿同一楔掏槽孔连线方向,爆炸应力随与掏槽孔口间距的增大呈递减趋势,该规律与理论分析所得结论基本吻合。     

筒仓基础大体积混凝土温度场及温度应力仿真研究

论文根据筒仓基础大体积混凝土的特点,运用有限元软件对其温度场及温度应力进行仿真分析,建立了基于ANSYS的筒仓基础大体积混凝土有限元计算模型.该模型针对网格划分方法及混凝土弹性模量随龄期变化等问题进行了技术上的改进.通过与工程实例的对比分析,证明该模型模拟效果良好.     

螺旋式切煤诱喷增透防突技术研究及应用

基于螺旋破煤机理和诱喷增透防突技术,运用ANSYS软件建立喷孔孔洞有限元模型,模拟了喷孔后孔洞周围煤体应力分布及位移变化规律,并在川煤集团杉木树矿进行了工业性试验。数值模拟结果表明:诱喷后形成卸压空间,煤体应力重新分布,出现应力三区:卸压区、应力集中区及原始应力区,卸压占主导地位。同水平煤层总位移变化均衡,孔洞上部卸压效果优于下部。经现场试验及应用,切煤诱喷后,煤体暴露面积及扰动体积有了大幅度地提高,诱喷孔平均瓦斯抽采浓度是普通孔的2.33倍,瓦斯抽采效率得到改善。     

防渗墙施工工序对墙体应力变形影响规律的研究

结合实际工程,采用非线性有限单元法,开展深覆盖层混凝土面板堆石坝防渗墙应力变形性状研究,分别对比分析3种不同施工工序情况下防渗墙在竣工期和蓄水期应力变形性状,总结出防渗墙的相关应力变形规律,并给出了相应工程建议,具有较为重要的学术意义与工程应用价值。     

基于APDL的装载机工作装置动臂参数化有限元分析

运用APDL语言完成装载机工作装置动臂的整体三维建模,在ANSYS环境下对ZL60装载机动臂的结构强度进行了计算。得到了在静力条件下对称水平插入力作用工况下动臂的应力、变形云图,并进行了详细地分析,实现了有限元建模和分析的参数化。将参数化设计引入到有限元结构分析中,实现结构参数快速调整,自动生成分析模型并完成结构分析过程。增强了有限元分析的准确性,并对工程机械及同类结构有一定的指导意义。     

A simplified testing method for stress-induced of tunnel surrounding rock

A simple testing method for secondary or induced stress of surrounding rock was presented by laboratory experiment, numerical simulation and in situ testing based on the basic principle of the historical stress restoring method. First, stress equivalent coefficient, which key coefficient of stress restored testing, was obtained by laboratory experiment. Second, experimental results were examined using 3D finite element numerical analysis and the influence factors were analyzed by 2D finite element numerical analysis. The correctness of induced stress measuring results in situ for highway tunnel were proved by elastic mechanics theory solution and single-hole stress rescission method. The new simple method of induced stress measuring has important practical value for underground engineering induced stress field analysis.     

爆破震动对巷道稳定性影响的模拟分析

为了研究采矿生产中爆破震动对巷道稳定性的影响，利用岩土工程有限元分析软件来模拟爆破振动效应。模拟中，在爆破区内的岩体表面施加作用时间很短的动载荷，通过有限单元法计算岩体内的动应力场和平硐表面产生的变形，采用位移等效原则来确定突加载荷的大小、作用时间和作用范围，从而确定岩体临界振动速度条件下的临界爆破药量。将此方法应用工程实例，证明是有效的。     

模拟锚杆支护的大变形锚杆单元模型之研究

本文利用大变形有限元的基本理论 ,提出了有限元大变形锚杆单元模型 ,并推导了其相关的大变形有限元计算公式 ,成功地解决了锚杆支护大变形有限元的模拟计算问题 ,具有广泛的理论意义及实用价值