突变理论在开采沉陷中应用

本文应用突变理论对采动覆岩中存在的关键层力学模型进行了分析,并建立尖点突变模型导出了系统势能表达式。定量地分析了关键层失稳时的下沉量以及关键层的失稳条件,具有工程应用价值。     

浅埋煤层组合关键层失稳临突变分析

应用突变理论的方法，对组合关键层的力学模型进行了分析，导出了系统的总势能函数表达式并建立了该系统的尖角型突变模型，得到了组合关键层在水平力和垂直力控制空间中时系统失稳的分叉集，定量地分析了顶板的台阶下沉量以及发生失稳的条件，得出的结论符合实际情况。     

承压水底板关键层失稳的尖点突变模型

根据煤矿长壁工作面的布置以及底板突水的可能性分析，提出了底板关键层的力学模型；在此基础上，应用突变理论的方法，对底板关键层的力学模型进行分析，推导出了关键层系统的总势能函数表达式，建立了底板关键层的尖角（ＣＵＳＰ）型突变模型。根据这一模型分析了承压水底板关键层失稳的力学机制，得到的结论符合实际情况，为研究煤矿底板突水机制引入了一种新的理论分析方法。     

浅埋煤层组合关键层失稳临界突变分析

应用突变理论的方法 ,对组合关键层的力学模型进行了分析 ,导出了系统的总势能函数表达式并建立了该系统的尖角型突变模型 ,得到了组合关键层在水平力和垂直力控制空间中时系统失稳的分叉集 ,定量地分析了顶板的台阶下沉量以及发生失稳的条件 ,得出的结论符合实际情况     

尖点突变理论在顶板突水规律研究中的应用

以大佛寺煤矿工程为背景,运用关键层理论与尖点突变理论分析了采场顶板透水的发生机理,认为基岩关键层突发性破断失稳是顶板突水的诱因。通过建立基岩关键层破断力学模型,得到了表征断裂过程的势函数,定性解释了顶板突水机理,定量得到了基岩关键层极限跨距及顶板突水的充分必要条件。最后与固体相似模拟实验结果对比分析,说明应用突变理论分析顶板突水机理是可行的。     

基于尖点突变模型的承压水底板突水研究

以尖点突变理论为基础，采用力学平衡和能量平衡的原理，分析了矿井承压水底板关键层突水失稳的力学机理，建立了其尖点型突变模型，给出了底板关键层失稳的力学条件。通过工程实例的分析，证明用数值模拟分析和预测矿山底板突水是切实可行的。     

基于突变理论的煤层关键层复合体失稳理论分析

根据突变理论,在煤层与岩层关键层复合的基础上,探讨了煤岩复合体失稳破坏的机理。基于势能原理,建立了尖点突变模型,导出其失稳的力学判据及突变时的突变变化。得出了在水平力和垂直力共同控制的空间中系统失稳的分叉集合并分析其突变过程。分析结果表明:系统发生突变的影响因素除了复合体的弹性模量与惯性矩外,主要是水平力,水平力越大,越容易失稳。     

岩盐溶腔井组间矿柱稳定性突变理论分析

本文采用固支梁-矿柱模型，利用尖点突变理论研究了岩盐井组间矿柱失稳的临界条件，并分析了矿柱突跳失稳的释能机制。     

煤壁片帮失稳的尖点突变模型分析

针对工作面煤壁的受力特性和变形特征,将劈裂后的煤壁视为压杆,应用突变理论对压杆的不稳定性进行分析。基于弹性理论求出压杆系统的总势能,进而建立了煤壁片帮的突变模型。通过对煤壁片帮突变失稳发生的必要条件和充分条件进行分析,得出煤壁片帮的主要影响因素,并提出有效预防煤壁片帮的措施。研究结果表明:煤壁片帮失稳的发生与否不仅取决于煤壁上方纵向载荷的大小,还取决于煤体的几何尺寸和煤的物理力学性质等因素;横向力的扰动与煤壁片帮的发生之间存在着非线性的关系。     

外载扰动诱发灾害发生的突变机理及其非线性动力特征

基于突水灾害类型和突水灾变模式的系统分析,提出防突关键体概念,建立防突关键层与关键块的力学模型,外力扰动则简化为平面应力波,建立防突关键层失稳与动荷载诱发岩块失稳突水的突变模型,并基于系统能量的平衡分析获得局部突变的分岔集,导出了突水(泥)的失稳判据,发现不但取决于防突结构的几何尺寸、材料性质、水压等因素,还与外荷载的强度和频率有很大关系。基于动载动力特性的数值分析,研究了不同动载振幅、频率对最小防突关键体厚度的影响,进而提出"小进尺、弱爆破"等预防突水灾害的防治措施。     

关键层突变破断的冲击能诱发离层突水机理研究

覆岩的离层突水水害逐渐成为了一种主要水害,使得离层突水机理研究成为了亟需解决的难题,为了弄清离层突水过程,研究离层突水机理这一关键问题,以突变理论、结构力学及材料力学等理论为基础,通过覆岩离层中的关键层的受力分析,建立了离层关键层的力学模型;以能量分析为出发点,求得了离层关键层的总势能函数表达式;以力学平衡为前提,构建了用能量来表达的离层关键层发生破断的尖点突变模型,并计算了离层关键层破断后释放的冲击能;从能量守恒及离层下伏软岩隔水层的力学性质分析出发,提出了软弱隔水层吸收关键层破断释放的冲击能后,发生"压裂"和"劈裂"2种离层水突涌模式,并预测了工作面发生离层突水的位置。最后,以郭家河煤矿特厚煤层3煤的离层突水为例,在充分分析地质条件及水文地质条件的基础上,凭借现场实测、室内试验、理论分析等多种手段,对文中提出的离层突水机理进行了应用。研究结果表明:离层关键层的突然破断是一种能量跃迁方式,可用尖点突变模型来解释;提出的导水裂隙带范围内"压裂"和"劈裂"2种突水模式能预测离层突水位置;离层突水预测位置与实际发生的离层突水位置基本一致。     

采场支撑顶板关键层理论的研究

分析了采场顶板的基本破坏形式和锚杆支护的力学过程,通过锚固关键层的力学模型分析、突变尖点模型分析、系统缺陷模型分析提出了采场顶板锚固关键层理论,为研究锚杆支护顶板提供了理论依据。     

矿柱的突变失稳研究

针对矿柱失稳的不连续性、突变性,在建立顶板—矿柱力学模型的基础上,采用突变理论推导出矿柱突变失稳的充分必要条件,并研究了矿柱突变失稳的释放能量机理。结果表明:矿柱变形的突跳量,矿柱失稳前后的能量差均与外界干扰无关,只取决于顶板—矿柱系统的内部特性。本文的讨论为矿山合理的布置及优化顶板与矿柱的参数提供了参考。     

基于突变理论的露天矿台阶边坡失稳分析

为分析凹山采场南帮台阶边坡的滑坡,将突变理论引入边坡滑坡机制的分析,在建立边坡失稳的力学模型的基础上,推导出台阶边坡破坏失稳的力学条件判据。     

煤柱-顶板系统失稳的突变理论模型研究

假设顶板岩层处于弹性工作状态情况下,建立了煤柱-顶板系统的力学模型。根据力学模型,应用突变理论建立了条带煤柱突变破坏失稳的尖点突变模型,导出了条带煤柱破坏失稳的主要条件表达式。分析表明,煤柱失稳与条带煤柱顶板的受破坏程度有关,煤层顶板受开采扰动的影响产生塑性区,塑性区越大,其弹性刚度kd越小,越易发生突变失稳。     

锡铁山铅锌矿采空区围岩稳定性突变理论分析

采空区失稳是生产矿山的重大安全隐患之一.应用突变理论对锡铁山铅锌矿采空区围岩、顶板失稳破坏进行了分析,并提出了预防采空区危害的措施.     

基于突变理论的基坑失稳研究

基坑失稳是一种突发性的现象，对于其产生的原因缺乏理论上的依据。应用突变理论对基坑失稳的突变过程进行了探索，旨在从理论上弄清其突变条件，并确定失稳点临界位移值。     

煤矿采掘工作面发生冲击地压的突变理论研究

根据煤层冲击地压的非稳定性问题,建立了煤层冲击地压的力学模型,采用现代非线性科学的突变理论,对煤层变形失稳及冲击地压进行了突变理论分析,得出了煤层冲击地压发生的条件以及冲击地压发生时煤层变形的突跳量和所释放出来的能量表达式,其研究成果深化了对煤岩失稳和冲击地压发生机制的认识.     

基于突变理论的基坑失稳研究

基坑失稳是一种突发性的现象，对于其产生的原因缺乏理论上的依据。应用突变理论对基坑失稳的突变过程进行了探索，旨在从理论上弄清其突变条件，并确定失稳点临界位移值。     

水平构造应力对煤层底板突水的影响分析

分析了具有水平构造应力的煤矿底板失稳破坏发生突水的力学模型,建立了底板突水的突变模型.应用尖点突变原理分析了承压水底板隔水层失稳突水的力学机制.当满足隔水层失稳的充要力学条件时,承压水底板有可能发生失稳突水.并据此得出发生失稳时煤层底板所承受的最大水压力与底板各参数之间的关系,为煤矿底板突水的机理与防治提供了理论依据.