瓦斯爆炸冲击波在单向转弯巷道内传播及衰减数值模拟

在应用一些基本假设的基础上,建立了瓦斯爆炸冲击波在转弯巷道内传播的物理模型和数值模型.数值模拟的结果表明,转弯巷道内传播的冲击波,其压力、速度和温度等参数在传播过程中存在着衰减态势.在瓦斯爆炸初期,由于化学反应的存在而使冲击波波阵面上的参数不断增加;而在全部瓦斯混合气体反应结束后,压力、速度和温度的衰减较慢.通过实验数据、模拟数据和实测数据的对比表明数据的吻合程度较高,证明了数值模型的可行性.     

瓦斯爆炸冲击波在单向转弯巷道内传播及衰减数值模拟

在应用一些基本假设的基础上,建立了瓦斯爆炸冲击波在转弯巷道内传播的物理模型和数值模型.数值模拟的结果表明,转弯巷道内传播的冲击波,其压力、速度和温度等参数在传播过程中存在着衰减态势.在瓦斯爆炸初期,由于化学反应的存在而使冲击波波阵面上的参数不断增加;而在全部瓦斯混合气体反应结束后,压力、速度和温度的衰减较慢.通过实验数据、模拟数据和实测数据的对比表明数据的吻合程度较高,证明了数值模型的可行性.     

巷道空间内瓦斯爆炸冲击波传播的数值模拟

为研究在巷道空间里瓦斯爆炸冲击波的传播特性,采用ANSYS/LS-DYNA程序的流固耦合算法,建立巷道瓦斯爆炸物理模型,对巷道空间里瓦斯爆炸过程进行数值模拟,得到瓦斯爆炸过程中冲击波变化云图,并拟合了冲击波衰减变化规律.研究表明:瓦斯爆炸冲击波经历了从球面到平面冲击波的发展过程,最终冲击波逐渐衰减为常压状态,但在受限空间内瓦斯爆炸冲击波遇壁面会发生反射与叠加,因此要合理的设置泄压口;爆炸冲击波超压与距离成非线性关系,即爆炸冲击波超压与距离的平方根成反比.研究结果对瓦斯爆炸传播事故的预防和灾害控制有一定的指导作用.     

巷道内瓦斯爆炸传播规律的数值模拟研究

基于燃烧理论、爆炸理论及遵守的守恒定律,建立了巷道内瓦斯爆炸的数学物理模型.利用Fluent软件对煤矿巷道内预混瓦斯气体的燃烧爆炸进行了分析和模拟研究,得到了巷道内瓦斯爆炸过程中超压变化规律.展现了爆炸冲击波在巷道内的衰减过程.将数值模拟结果与实验结果进行对比分析,数据高度吻合,证明了数值模拟的合理性,进而为煤矿瓦斯爆炸传播过程的分析研究及瓦斯爆炸事故的防范提供了一定的参考,也为优化矿用救生舱、避难硐室的设计参数提供了理论依据.     

独头巷道瓦斯爆炸的数值模拟

建立了独头巷道内瓦斯爆炸的数学物理模型,借助流体动力学软件FLACS对充满不同浓度瓦斯气体、有无障碍物时的巷道进行了数值模拟。由模拟结果可以看出,瓦斯浓度和障碍物对瓦斯爆炸过程压力波的变化有较大的影响,爆炸压力波在沿巷道的传播过程中不是单调衰减,而是有波动的;无障碍物时,压力波传播曲线的变化幅度不大,有障碍物时,瓦斯爆炸过程中压力波的传播曲线变化幅度迅速增大。     

回采巷道稳定性的数值模拟研究

地压问题一直困扰着矿山的生产,如何预先了解所要开挖回采巷道的地压情况是许多矿山急需解决的问题.本文通过利用东北大学岩石破裂与失稳研究中心(CRISR)的RFPA2D对小官庄铁矿的回采巷道进行了数值模拟分析,直观的看到了所要开挖回采巷道的地压分布情况,进而有效地指导了矿山的生产.     

不同赋存条件巷道围岩力学特征数值模拟研究

为掌握巷道围岩力学特征,以淮南谢一矿513(3)工作面回采巷道的地质条件为背景,采用FLAC3D对不同埋深、不同倾角的巷道进行了数值模拟研究。结果表明:随着埋深的增加,巷道围岩水平位移、垂直位移、水平应力、垂直应力呈非线性增加趋势,并且随着埋深的增加,巷道围岩塑性区逐渐增加;岩层倾角变化对巷道水平位移、水平应力影响较大,对竖直位移、垂直应力影响不大,巷道围岩破坏范围随着岩层倾角的增加逐渐增大,可为安全生产提供指导。     

巷道围岩破坏特征数值模拟研究

以莒山矿3号煤层二采区运输大巷为工程背景,采用数值模拟分析了巷道掘进后围岩应力分布特征、变形特征及巷道围岩破坏特征。根据模拟结果,在实际锚杆支护过程中顶板锚杆长度不应低于1.6m,两帮锚杆长度不应低于1.8m,同时应注意底板硬化处理,为锚杆支护提供了参考。     

土体爆炸压密的数值模拟研究

利用成本较低、可反复调整参数进行研究的数值模拟技术,运用ANSYS/LS-DYNA有限元程序,选择合适的材料模型及参数,在48 mm×48 mm的方形炮孔中进行等效不耦合系数分别为2.000,1.714,1.500,1.333,1.200,1.091和1.000的7组土体爆破压密模拟试验,以获得爆炸应力、爆腔半径以及压密效果的数值模拟结果,同时与其室外试验结果比较。研究表明,爆炸应力主要以水平方向传播,在条形装药段中部爆炸应力最大,端部最小;爆腔半径随着药卷尺寸增大逐渐增大;压密效果随着药卷尺寸增大呈现先增大后减小的变化趋势;数值模拟结果和室外试验结果基本一致,表明数值模拟技术可以应用于实际工程。     

断层影响下隧道喷锚支护效果的数值模拟

喷锚支护是以喷射混凝土、锚杆支护为主要手段,保证围岩稳定的隧道施工方法,其参数设计是维护隧道围岩结构稳定性的关键。结合大华岭隧道及F1断层的结构特点,根据隧址区断层实际走向、断层面产状与隧道轴线不同夹角,采用半经验半理论方法,设计F1断层段锚杆支护参数及混凝土喷射厚度,利用岩土与隧道分析软件MIDAS/GTS对断层影响下的隧道喷锚支护效果进行数值模拟,分析了特定施工段支护前后沉降对比及位移量,讨论了围岩和支护体系的结构状态及工程效果。结果表明,合理选择喷锚支护设计参数可以有效地限制围岩位移,维护围岩的稳定性。该方法可为同类隧道锚杆支护设计、施工和研究提供有益借鉴。     

错层位巷道布置系统的数值模拟研究

计算机数值模拟已被学术界和工程界广泛接受，且作为一种力学状态的分析工具，它可以真实、生动地再现岩石的破坏过程中所发生的一系列连续变化。文中利用RFPA，即岩石破裂过程分析软件，模拟了错层位巷道布置施工现场的两种情况，得出了与采用理论研究和物理相似模拟实验研究相一致的结论。     

救生舱抗爆炸冲击载荷数值模拟

近些年煤矿井下事故频发,使得救生舱成为炙手可热的理想救生设备,而救生舱的安全性能,尤其是抗爆炸冲击性能就显得尤为重要。采用有限元软件AUTODYN,结合TNT当量法和流固耦合方法,将救生舱作为冲击波传播路径上的障碍物,模拟其对冲击波压力的激励作用,最终得到了作用于救生舱外壳各个表面的压力曲线,为后续的非线性动力学载荷施加提供理论支持。     

溶洞对隧道爆破开挖影响的数值模拟研究

在岩溶地区采用钻爆法进行隧道开挖施工,溶洞的存在对隧道爆破开挖安全有直接影响,严重者会造成塌方、伤亡等重大事故．以圆梁山隧道岩溶地形为背最,采用DYNA-2D软件数值模拟了层状岩溶地区的既有溶洞对隧道爆破开挖的影响,并结合现场进行了研究．研究结果表明,当溶洞与隧道处于不同空间位置关系时,隧道爆破开挖时的应力将重新分布,在隧道拱顶、直墙和墙脚不同位置会出现破坏危险区域．结合现场进行的数值模拟结果与现场隧道破坏状况一致,验证了数值模拟的可靠性,为隧道施工提供了参考依据．     

矽卡岩巷道支护方式的数值模拟分析

矽卡岩水理性较强,当矽卡岩遇水时力学性能变化较大,会给矿山的安全生产带来不利影响。利用数值模拟软件对某铁矿山矽卡岩岩体中的不同巷道支护方式进行了数值模拟,探讨其巷道变形及安全系数的变化规律,特别是引入了锚喷加锚杆联系链的支护方式,通过数值模拟结果的数据分析比较,得出锚喷加锚杆联系链的支护方式对巷道的稳定性最有利。     

多水平井巷施工对竖井稳定性影响的数值分析

针对金川三矿区主、副井系统的井巷工程进行了动态施工及相互影响的数值分析,并得到了一些有价值的成果。首先根据工程地质和围岩自身的特点,建立了主、副井控制性工程的三维数值模型。然后,根据主、副井及其各水平中段巷道的开挖特点,设计了6种不同的开挖施工方案,并采用FLAC3D对这些方案进行了计算和分析,得到了较为合理的开挖方案。计算结果表明：同时进行多个工程的开挖,势必会引起其他工程特别是1 165 m水平附近的围岩,产生较大的位移,应及时进行支护和加固。     

深部应力集中区巷道变形规律的模拟研究

针对深部应力集中区巷道,采用物理模拟和数值模拟方法,研究其在高应力集中荷载作用下的变形特点。在物理模拟试验中采用数字照相量测技术进行变形分析,获得了巷道变形随时间的变化过程,以及动压作用对巷道变形的影响。在数值分析中采用多线性随动强化材料模型,针对试验结果进行对比计算分析,获得了动压情况下巷道变形、围岩塑性区的变化过程。综合分析得知深部高应力集中区巷道随时间会发生显著的收敛变形;当荷载增大时,围岩塑性区范围随之扩大,帮部围岩由于应力集中程度较高,其变形较顶底板更为显著。     

金川二矿区地表开裂过程的数值模拟

基于平面应变弹塑性理论建立的有限元模型,利用死单元表示矿体采空区域的方法,数值模拟了金川二矿区1号矿体开采过程中地表裂缝形成和发展的全过程,并对地表裂缝的进一步发展作了预测,模拟得到的地表开裂时间和地表裂缝分布范围均与实际相符。通过分析采矿过程中矿区岩体的应力变化,半定量地给出了地表开裂的力学原因。     

层状结构面对巷道稳定性影响的数值模拟分析

从岩石为非均匀性材料的认识出发,引入细观层次的微元体,采用损伤力学和统计理论的单元本构模型, 利用岩石破裂过程分析软件RFPA2D,对具有不同倾角层状软弱结构面岩体中隧道的变形破坏特征、隧道周边关键部位的位移和应力变化以及隧道的安全储备进行了分析。对于进一步深入理解具有软弱结构面中隧道破坏失稳机理并采取有效的加固措施等具有重要的理论和实践意义。