矩形巷道应力集中系数的弹性分析

若能了解矩形巷道孔边的应力集中系数表达式,则对矿山水平矩形巷道的设计和支护都有很大的帮助。首先通过量纲分析,将与矩形巷道有关的参数无量纲化,然后借助复变函数这一方法,推导了应力集中系数K_t与比例系数k、s之间的函数关系以及Kt与比例系数n之间的函数关系,并且均与数值模拟结果进行了对比分析,得到了较为满意的结果。     

基于复变函数法的深部矩形巷道围岩的黏弹性研究

为了研究深部矩形巷道的围岩稳定性,采用复变函数的保角映射函数,将ξ平面上的矩形小孔,映射为z平面上的单位圆。通过弹性力学的方法,将矩形单孔问题简化为在无限域内孔周边的应力问题,并结合鲍尔丁-汤姆逊黏弹性模型,得出深部矩形巷道围岩的应力分布。研究表明:矩形巷道的围岩应力状态变化与矩形的宽高比和测压系数有直接的关系;并运用数学软件mathmatic,将表达式图形化,直观的看出工作面周边应力分布情况。     

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。     

地下巷道周边的应力集中系数

采用边界无虚应力法，对无限大弹性介质中开挖有矩形孔洞的情形进行了计算，给出了边界上关键点的应力集中系数，并把这些系数与国内近十种岩石力学教材中所给出的数据作了对比，发现这些教材中的部分数据有较大的误差，建议再版时加以修改。     

基于复变函数的斜顶巷道围岩应力分布解析解

为获得斜顶巷道围岩应力分布规律,以共形映射函数为基础,运用复变函数法求解了斜顶巷道围岩应力分布解析解。以潘三煤矿17102(3)工作面运输巷为工程背景,分析了斜顶巷道围岩主应力和主应力集中系数分布特征。结果表明:斜顶巷道围岩最大主应力、最小主应力、最大剪应力及其应力集中系数的最大值均出现在巷角处,主应力分量最大值均超过35MPa,主应力集中系数最大值分别超过4.5、2.5和8,巷角是斜顶巷道的薄弱部位;两帮最大剪应力和最大剪应力集中系数整体大于顶底板,表明顶底板较两帮稳定。研究结果可为斜顶巷道支护设计提供理论参考。     

基于复变函数理论的巷道围岩稳定性分析

针对双向不等压直墙半圆拱形巷道围岩塑性区的解析问题,基于Mohr-Coulomb强度准则,通过复变函数中的保角变换的方法将物理平面非圆形弹性区域映射到像平面的单位圆外域进行求解,将确定弹塑性区的交界问题转化为映射函数系数的求解问题。得到巷道围岩应力复变函数解以及巷道围岩塑性区的范围,并通过FLAC^3D数值模拟的手段对理论计算的准确性进行验证分析。研究结果表明：通过复变函数理论能够较为准确地得到直墙半圆拱形巷道塑性区范围的理论计算公式,结合公式可以发现影响直墙半圆拱形巷道围岩塑性区发育的影响因素为巷道断面尺寸（包括巷道宽度,直墙高度以及拱高）、垂直应力、侧压系数、黏聚力以及内摩擦角的大小,将理论应用于工程实例计算分析,采用单因素分析的方法对黏聚力和内摩擦角进行数值模拟分析,提取数值模拟试验的数据,对理论计算和数值模拟水平方向塑性区受黏聚力和内摩擦角影响的范围进行对比和分析。可以得出虽然理论计算与数值模拟的结果存在误差,但已能反映直墙半圆拱形巷道围岩塑性区分布情况,通过研究还发现,当黏聚力和内摩擦角比较小时,巷道呈现“X”形破坏,当黏聚力和内摩擦角增大时,巷道呈现类似...     

矩形巷道围岩应力的分布规律与实例分析

针对大断面矩形巷道围岩应力这一问题,将矩形巷道应力问题简化为无限大弹性平面内的矩形孔问题。对应力在复平面内的一般表达式与边界条件进行保角变换,得到复平面上矩形孔应力分量表达式,通过推导得出了矩形巷道在极坐标系下单位圆的映射函数,进而得出矩形巷道围岩应力的弹性解。通过依照目标巷道的地质环境对解析式不同参数赋值,利用MATHCAD与ORIGN得出了保角变换后巷道的等效轮廓线以及在极坐标下不同宽高比与侧压系数下的径向应力分布规律。通过极坐标系向直角坐标系的转化公式描绘出了在巷道不同位置应力变化趋势。结果表明巷道宽高比宽高比越大,帮部应力越小,顶板应力越大。侧压系数越大,顶板应力峰值越大。     

用弹性力学的复变函数法求解矩形硐室周边应力

针对目前地下硐室围岩应力分布的解析解仅仅限于圆形和椭圆形等简单形状的情况，本文采用复变函数法计算矩形硐室的周边应力．采用保角变换法将Z平面上的硐室几何边界映射到善平面上的单位中心圆上，用多角形法求解矩形硐室的映射函数，定义了一个仅仅和硐室高宽比有关的系数，通过对硐室高宽比和这个系数的试算，可以得到映射函数的逼近解，得到了复变理论求解矩形硐室周边应力的基本公式．在给定硐室的高度和宽度的情况下，可获得硐室周边应力分布。通过算例表明，此法求解矩形、方形硐室周边应力是可行的，实用性强．     

地下非圆形巷道周边应力集中系数

使用边界单元法计算无限大弹性介质中孔洞周边应力集中系数,可获得较高的计算精度。采用边界元虚应力法对矩形和直墙拱顶形巷道进行了计算,得到巷道周边关键点上的应力集中系数。将计算结果与近年来国内出版的多种岩石力学专著中相关数据进行了比较,发现这些文献中所引用的部分数据仍存在较大误差,建议相关文献再版时加以更正。     

深埋矩形巷道围岩压力拱变化规律研究

为探究深埋矩形巷道围岩压力拱变化规律,基于复变函数理论的保角变换方法,将平面z上深埋矩形巷道轮廓转换为ζ平面上的单位圆,然后通过Matlab软件求解2个解析函数Φ(ζ)和Ψ(ζ),求出了围岩压力计算公式。建立矩形巷道的数值模型,通过将巷道围岩应力数值模拟结果与理论计算结果进行对比,验证了理论计算公式的准确性。在此基础上,根据围岩压力拱的定义,求出矩形巷道压力拱范围,同时研究了侧压力系数、矩形巷道高宽比以及边界力对围岩压力拱的影响。结果表明:当侧压力系数λ由小到大取值0.15,0.30,0.5,1时,其围岩压力拱厚度由小变大;当巷道高宽比a/b由大到小取值6/4,6/6,6/8时,其围岩压力拱厚度由小变大;当竖向应力分别取67.5,135.0072,270.0144kPa时,若围岩未进入塑性,则边界力的取值对巷道压力拱无影响。     

基于应力集中系数的巷道断面优化及支护研究

为突破传统“应力集中程度”的定性概念, 提出了表征巷道断面应力集中程度的线系数K₁和面系数K₂。以舞阳铁矿典型巷道为例, 建立了数值计算模型, 用有限元法对不同矢跨比下的巷道断面模型进行了应力分析, 并计算了对应的线系数K₁和面系数K₂, 同时研究了最优支护方案。结果表明: 应力集中系数K₁、K₂能够较好地反映一定围岩条件和应力场环境下巷道断面的应力集中程度, 可为巷道断面优化及支护问题提供依据。舞阳铁矿最优巷道断面为矢跨比1/3型, 支护层最优厚度为200 mm, 优化结果与实际情况一致。     

用弹性力学的复变函数法求解矩形硐室周边应力

针对目前地下硐室围岩应力分布的解析解仅仅限于圆形和椭圆形等简单形状的情况,本文采用复变函数法计算矩形硐室的周边应力．采用保角变换法将Z平面上的硐室几何边界映射到ξ平面上的单位中心圆上,用多角形法求解矩形硐室的映射函数,定义了一个仅仅和硐室高宽比有关的系数,通过对硐室高宽比和这个系数的试算,可以得到映射函数的逼近解,得到了复变理论求解矩形硐室周边应力的基本公式．在给定硐室的高度和宽度的情况下,可获得硐室周边应力分布。通过算例表明,此法求解矩形、方形硐室周边应力是可行的,实用性强．     

侧压系数对巷道变形及周边应力分布规律影响

为了确定侧压系数对巷道变形与周边应力分布规律的影响,使用岩体力学、FLAC3D有限差分数值模拟软件对1<λ<3与λ>3下圆形巷道顶板下沉量、底鼓量、左帮位移和右帮位移以及周边应力分布的影响进行了研究.结果表明,当1<λ<3时巷道周边应力为压应力,当λ>3时巷道周边应力既有压应力又有拉应力,且2种情况下周边应力分布基本上都以巷道中心呈对称分布;随着λ的增大巷道的右帮位移、左帮位移、底鼓量都增大,两帮位移比较接近,顶板下沉量随着λ的增大而减小.通过工程实例得到较大侧压下仅考虑顶压作用的传统支护设计不能有效地控制巷道帮部变形及底鼓,可选用能抵抗侧压的支架与加强帮部支护方式来控制巷道变形.     

矩形煤巷稳定性分析及支护对策研究

综采工作面上下两巷围岩的稳定直接影响着工作面的产量.本文以段王煤矿090509皮带巷为工程背景,对巷道围岩的破坏原因进行分析,依据强帮固顶的原则,提出采用锚网索联合支护方案对巷道进行支护,并进行工程实践.实践结果表明:采用锚网索联合支护技术之后,巷道两帮围岩最大变形为97 mm,顶底板围岩最大变形68 mm,巷道围岩的...     

矿井巷道支护应力状态分析

针对煤销集团兼并重组矿井的现状,结合集团矿井自身特点,采用理论分析和数值模拟的方法对矿井巷道支护应力状态问题进行了分析研究。结果表明:巷道围岩应力以压应力为主,在巷道两帮和拱脚处应力值较大,容易出现应力集中;巷道围岩应力变化主要集中在2倍直径范围内;支护后巷道围岩应力向巷道内转移。     

动压巷道应力数值模拟分析

为研究动压巷道应力分布,采用应力解除法测试地应力。根据测试结果,采用数值模拟软件,分析了巷道周围的地应力分布、保护煤柱和采场顶板应力分布、采空区垂直位移分布特征,以及煤柱宽度和巷道顶底板变形量的关系,为动压巷道支护参数的设计提供了理论依据。     

深部平行巷道在构造应力场中的稳定性分析

选用 2D—σ有限元计算软件 ,对深部平行巷道在构造应力场中的稳定性进行了数值分析 ,着重讨论了深部平行巷道围岩的变形特征、塑性区发育特征、围岩应力分布特征和动态演化过程 ,探明了构造应力作用与深部平行巷道围岩变形破坏的动态关系及围岩破坏机理 ,给出了合理的岩柱间距。