直接顶厚度对回采巷道稳定性影响的数值模拟研究

当回采巷道沿煤层顶板或底板布置时,由于煤层一般较顶底板软弱,因此,巷道围岩的矿压显现特征主要表现为两帮煤体的变形、破坏等现象,巷道易发生两帮煤体沿层理向巷道空间挤出的现象,并进而产生破碎、松动等现象.这与巷道上覆岩层的应力有着密切的关系.本文运用RFPA软件,分析了回采巷道上覆软弱直接顶厚度对巷道稳定性、巷道围岩应力分布与破坏情况、巷道围岩破裂部位与破裂范围的影响.通过对不同直接顶厚度影响下的巷道围岩稳定性分析,得出直接顶厚度与巷道围岩稳定性之间的数值关系,并分析了直接顶厚度对回采巷道稳定性的影响因素,这为煤矿回采巷道的开挖与支护提供一定的理论基础.     

鸡西矿区回采巷道围岩稳定性分类研究

对回采巷道围岩稳定性分类进行了研究，建立了基于模糊等价关系的灰色Ｆｕｚｚｙ聚类分析模型，利用该方法进行的回采巷道围财稳定性分类，为确定合理的支护方式提供了依据，对提高煤矿的经济效益和社会效益有着重要意义。     

某矿回采巷道不同跨度数值模拟分析

以某煤矿工作面回采巷道为研究对象,通过试验和数值模拟研究了不同跨度巷道围岩变形规律.用数值模拟软件FLAC3D通过改变巷道跨度,研究巷道跨度对巷道变形破坏的影响.结果表明:随着巷道断面跨度的增加,巷道顶底板及两帮中点处位移不断增加,其中顶板增幅较大;应力也有一定程度的增加,巷道围岩塑性区面积增加,巷道围岩屈服破坏严重.     

地震对隧道围岩稳定性影响的数值模拟分析

利用ANSYS软件的谱分析，研究了地震对隧道围岩稳定性的影响规律，得出在不同岩性、跨度、地震波的类型情况下地震作用对隧道围岩产生拉应力和位移的特征，指出围岩的位移差异是破坏衬砌的主要原因，提出隧道支护应注意的问题，定量解释了大量调查资料中地震破坏隧道现象的成因。     

深部回采巷道支护参数的正交数值模拟

平顶山矿区深部主采煤层回采巷道矿压显现强烈,普通锚网支护难以适应深部开采的要求,高强度、高刚度、高预紧力的强力支护是控制深部围岩变形的有效途径.采用正交数值方法对平顶山矿区主采煤层回采巷道的支护参数进行了模拟分析,确定了影响围岩变形主次因素.应用多元回归分析法,拟合了巷道断面收敛系数与综合岩体强度、顶板锚索根数、锚杆预紧力、垂直应力和动载系数的关系式,对平煤股份十一矿高强锚网索支护的丁5-6-26071风巷断面收敛变形进行了预测,与现场矿压测试结果基本吻合.     

动静载叠加作用下深部巷道围岩变形破坏数值模拟研究

在深部煤矿开采中, 巷道往往处于高地应力和强动力扰动的动静载叠加应力环境. 由动静载叠加诱发的围岩严重变形破坏甚至灾变失稳现象屡见不鲜, 严重威胁煤矿的安全高效开采. 因此, 对动静载叠加作用下巷道围岩变形破坏规律的研究具有非常重要的理论价值和工程意义. 本文以数值模拟中非线性动力计算为手段, 研究了不同初始应力场及不同动载条件对巷道围岩的影响, 获得了动静载叠加作用下巷道围岩变形破坏规律. 结果表明: 水平应力、垂直应力及动力扰动都与巷道围岩塑性破坏呈正相关关系, 其中动力扰动对其影响最为明显. 在相同应力条件下, 巷道顶板和两帮的变形量及塑性破坏范围始终大于底板. 水平应力对巷道变形量的影响比垂直应力更加强烈. 所以, 对于高应力环境中的矿井需加强地应力测试, 并在巷道设计时充分考虑巷道布置及开采顺序. 对于受动力扰动强烈的巷道, 要求支护构件(锚杆、锚索等)在受到一定动力扰动后仍能保持其有效性. 这一研究结果有助于进一步了解动静载叠加作用下深部巷道围岩变形破坏规律, 并可为相似地质条件下巷道支护设计及优化提供相应的指导.     

回采巷道围岩变形率的预测

巷道围岩变形率预测是巷道支护设计的主要环节，本文以影响回采巷道稳定性的主要因素为基础，分析整理了我国煤矿１００多条典型的巷道实测数据，应用多元线性回归方法，建立了预测各类巷道围岩变形率的回归方程，经理论检验与实例验证，预测方法可用于我国回采巷道控制设计，具有广泛的实用价值。     

锚杆布置参数对巷道围岩稳定性的影响

应用模型试验和数值模拟方法，研究了锚杆布置方式与锚固体力学性态的关系，并将有关研究成果应用于工程实际，取得了较好的技术和经济效益。     

矩形和直墙拱断面围岩巷道破坏的数值模拟研究

通过对岩石破坏特性和机理的分析,得出岩石破坏的剪切强度与参数的数学关系。在此基础上建立围岩巷道的数值模型,模拟围岩巷道在矩形和直墙拱等断面条件下的破坏过程,得出巷道在不同侧压系数条件下的围岩破坏特征。结果表明:同一断面形状,当侧压系数较小时,破坏裂纹首先出现在两帮,随着荷载的增大,破坏裂纹由底部向顶部转移;另外基于矩形和直墙拱形断面巷道的数值模拟,得出了围岩巷道的破坏是一个渐进的过程,并伴随应力场而不断转移,且在相同侧压系数和外荷载条件下,矩形巷道破坏较为严重。分析矩形巷道和直墙拱巷道变形破坏过程,为合理寻求巷道设计和支护方法提供依据。     

Numerical simulation study on the influence of the ground stress field on the stability of roadways

We adopt the concept of generalized plane strain to model a roadway in a stress field.This can avoid limitations caused by simplifying the stress analysis as plane strain.FLAC3D was used to investigate the maximum tensile stress and displacement of a roadway in a known stress field for angles,α,between the roadway axial direction and the maximum principal stress of 0°,30°,45°,60° and 90°.This theory was applied to the analysis of an engineering case.The results indicate that stress and displacement of the surrounding rock increase as the angle,α,increases.This provides some significant guidance for a reasonable layout of roadways in a known stress field.     

Numerical simulation of flows around long-span flat roof

Long-span roof with span larger than height always has a complicated three-dimensional curve. Wind pressure on the roof is often influenced not only by the atmospheric turbulence, but also by the “signature” turbulence provoked in the wind by the structure itself. So it is necessary to study characteristics of flows around the roof. In this paper, three-dimensional numerical simulation of wind-induced pressure has been periormed on a long-span flat roof by means of Computational Fluid Dynamics （CFD） software ——FLUENT. The flow characteristics are studied by considering some parameters, such as wind direction, span-height ratio, roof pitch, flow characteristics, roughness of terrain. The simulation is based upon the Reynolds-averaged equations, in which Reynolds stress equation model （RSM） and SIMPLE technology, （Semi-Implieit Method for Pressure-Linked Equations） have been used. Compared with wind tunnel tests, the computational results have good agreement with the experimental data. It is proved that the results are creditable and the method is feasible.     

Numerical simulation for influence of excavation and blasting vibration on stability of mined-out area

Dynamic analysis steps and general flow of fast lagrangian analysis of continua in 3 dimensions （FLAC3D） were discussed. Numerical simulation for influence of excavation and blasting vibration on stability of mined-out area was carried out with FLAC3D. The whole analytical process was divided into two steps, including the static analysis and the dynamic analysis which were used to simulate the influence of excavation process and blasting vibration respectively. The results show that the shape of right upper boundary is extremely irregular after excavation, and stress concentration occurs at many places and higher tensile stress appears. The maximum tensile stress is higher than the tensile strength of rock mass, and surrounding rock of right roof will be damaged with tension fracture. The maximum displacement of surrounding rock is 4.75 mm after excavation. However, the maxi- mum displacement increases to 5.47 mm after the blasting dynamic load is applied. And the covering area of plastic zones expands obviously, especially at the foot of right upper slope. The analytical results are in basic accordance with the observed results on the whole. Damage and disturbance on surrounding rock to some degree are caused by excavation, while blasting dynamic load increases the possibility of occurrence of dynamic instability and destruction further. So the effective supporting and vibration reducing measures should be taken during mining.     

降雨条件下边坡渗流及稳定性数值模拟分析

为了研究苏北某高速公路旁边坡在降雨条件下的渗流和稳定性,通过Geo-studio软件的seep/w和slope模块,对边坡进行了不同工况(特大暴雨、暴雨、大雨、小雨)条件下的数值模拟,研究不同降雨强度、不同时间下孔隙水压力及安全系数的变化规律.结果表明:孔隙水压力随着降雨时间的增长呈上升趋势,安全系数呈下降趋势;降雨强度越大,孔隙水压力增大的越快,较易饱和形成表面径流;安全系数在降雨前中期降低较快,后期趋于平缓.     

金属压型板屋顶通风层隔热的数值模拟

为了研究金属压型板通风层屋顶的隔热性能,验证采用数值方法来研究屋顶隔热的可行性,通过计算流体力学(CFD)软件对金属压型板屋顶模型进行数值模拟计算.基于建立的数值模型,按照不同的影响因素分为3个工况,计算和分析每个工况通风层内空气速度、温度场及带走的热量,对比金属压型板屋顶模型在不同条件下的隔热效果,研究加热温度、倾斜角、是否通风等因素对屋顶隔热性能的影响并分析误差.计算表明数值结果与实验数据吻合良好,当保持良好通风状态时,加热温度越高,倾斜角越大,则金属压型板屋顶的隔热效果越好.     

沈阳综合体育馆大跨封闭屋盖平均风压数值模拟

为验证数值模拟在大跨封闭屋盖平均风压应用的可行性,采用数值模拟的方法对沈阳奥林匹克体育中心综合体育馆屋盖平均风载进行了分析,得到屋面上不同风向下的总升力与平均风压分布.分析了总升力随风向变化的规律性,并将平均风压分布与风洞试验结果进行了对比分析.可看出两种方法在三边有屋檐的屋面上的结果接近,说明数值模拟方法模拟封闲大跨屋盖的平均风压分布可行.通过悬挑边和圆弧边对比,可看出SST K-w湍流物理模型在计算以分离流为主的流场时,精度很好.最后研究了不同形式屋檐屋面上锥涡分布的特点.     

低层双坡屋面房屋表面风压的数值模拟

结合低层民房风荷载及抗风性能的研究，采用基于Reynolds时均方程和标准κ-ε湍流模型的数值模拟方法，对一低层双坡屋面房屋的周围风场和表面风压进行了数值模拟．数值模拟采用具有良好拓扑性的四面体单元对计算区域进行网格划分，用顶点中心格式的有限容积法对控制微分方程进行离散，以解压力耦合方程的半隐式法(SIMPLE算法)实现对非线性离散化方程的求解．通过与风洞试验值的比较，表明了数值模拟能较好地反映低层房屋表面风压的分布，所得到的风压系数与风洞试验数据能很好地吻合．     

内压对含软弱夹层盐岩储库稳定性影响的研究

通过建立含不同夹层厚度的圆柱形储库单腔三维模型,考虑不同恒压作用下长期蠕变,从腔体收缩率,围岩塑性区及位移矢量分布角度,分析运行内压对含软泥夹层盐岩腔体稳定性的影响。结果表明,腔体维持较高的运行压力,能有效减少腔体收缩,腔周塑性区及位移矢量发展,有利于腔体稳定。另外软泥夹层厚度在一定范围内增长对腔体的稳定性影响不太,在高内压作用下甚至可以忽略,这一结果对含软弱夹层层状盐岩腔体模型简化具有一定的指导意义。     

Numerical simulation on the risk of roof water inrush in Wuyang Coal Mine

Water-inrush in mine is one of the mine disasters caused by mining.In order to assess the risk of roof water-inrush in Wuyang Coal Mine based on the geological material of the coal mine.we built numeri...