原岩应力的理论分析及数值模拟

原岩应力对地下工程稳定性具有重要影响,是地下工程破坏和变形的根本作用力。数值模拟在岩土工程中已经广泛应用,而原岩应力会直接影响到模拟结果的准确性和合理性。由于原岩应力成因复杂,分布规律性差,所以成为研究地下工程稳定性首先要解决的一个问题。介绍了原岩应力的成因,从理论推导和数值模拟两方面对自重应力进行了分析研究,并且两者得到了一致的结果。     

基于Kaiser效应红透山铜矿原岩应力测量

红透山铜矿是国内采深最大的金属矿山之一,其深部地压显现形式具有典型性。为了解深部岩体的应力状态及分布特征,应用Kaiser效应的方法进行了原岩应力的测量。岩石试样取自-467～-827水平11个位置,进行单轴压缩声发射实验。结果表明:在深度为720～1 080 m的范围内垂向应力值随埋深变大而持续增加,在量值均高于上覆岩体的自重,与埋深近似于呈线性关系;在-767中段以下应力较高,达42 MPa以上,表明深部存在着较高的应力环境。     

大理岩声发射Kaiser效应法测量原岩应力试验研究

为研究声发射Kaiser效应法测量原岩应力,进行了现场套孔应力解除试验,得到了试件加载方向的实测应力值,对大理岩进行单轴压缩条件下的2次加载声发射试验并确定Kaiser点.试验结果表明:通过声发射Kaiser效应法测得的地应力与通过套孔应力解除法测得的原岩应力误差小于10 %,原岩应力位于20 %~26 %的峰值强度之间,即岩石压密阶段后期或弹性阶段初期.研究结果可为提高判读Kaiser点的精度和岩石工程实际提供依据.      

大型H型钢的矫直过程应力分布规律数值模拟分析

建立了大型H型钢九辊定棍距矫直的实体模型和有限元模型,对大型H型钢九辊连续矫直过程的弹塑性变形问题进行模拟研究,分析矫直过程中大型H型钢出现的应力变化,对具有矫前缺陷的大型H型钢矫直过程中的应力进行分析,为进一步分析H型钢矫后的残余应力控制奠定理论基础。     

采场跨度优化有限元模拟研究

建立采场模型,经有限元数值模拟计算不同跨度值采场对应的采场顶板围岩应力、位移。通过主应力、正应力、位移等分析,在保证采矿生产安全的前提下,优化选取采场跨度,从而降低采准工程量、采矿损失率以提高采矿效率及效益。     

煤矿开采复合顶板结构面应力分布特点分析

采用ANSYS程序数值模拟了煤矿开采复合顶板结构面剪应力和法向应力并分析了其分布特点,结果表明:不同原岩应力结构面剪应力分布规律基本相同;结构面法向应力分布和原岩应力及复合顶板岩性有关,深部开采软弱岩性复合顶板结构面法向应力主要呈现拉应力.     

锦丰金矿深部地应力测量及分布规律分析

锦丰金矿矿体最大埋深900 m以上,目前已逐步转入深部500 m开采,区域地应力明显增大,巷道支护体开裂变形、片帮、底鼓等问题日益突出。为了切实掌握深部地应力的实际状态,采用空心包体应力解除法和DCDA法测得标高157 m、90 m、24 m、-59 m共4个标高段的9组应力数据,结果显示:深部最大水平主应力方向为北东向,在90 m水平以上,地应力以垂直应力为主;90 m以下逐步转为以水平构造应力为主。采深最低处90 m标高最大水平主应力为17.3 MPa。通过数据趋势拟合推测矿体埋深最深处-250 m标高的最大水平主应力将达到42.97 MPa。本次地应力实测成果可作为矿山深部巷道工程布置和支护方案设计的重要依据。     

承压开采底板变形规律研究

承压开采法是解决受奥灰岩溶水威胁的煤炭资源的主要途径之一,为确保承压开采的安全实施,需对承压开采中底板的变形破坏规律进行分析研究,从而确定承压开采过程中最危险的地段,为承压开采的安全措施提供理论指导。采用FLAC3D数值模拟软件,对受奥灰岩溶水威胁的回采工作面进行承压开采数值模拟。通过对模拟结果进行分析,推断出承压开采中底板变形破坏规律及底板塑性区分布的最大深度。     

矿山巷道地压形成机理及分布规律的研究

通过对国内外学者研究巷道地压问题论述的分析,总结出矿山巷道地压形成的一般机理,并运用数值分析软件和有限差分的基本原理,对半圆拱形巷道在一定的侧压系数条件下开挖前后围岩应力状态进行数值模拟与分析,总结出半圆拱形巷道开挖后围岩应力的分布规律。     

开采对矿柱及围岩扰动破坏规律的数值模拟研究

以夏甸金矿七号矿区工程地质、开采技术条件为背景,采用三维非线性岩石力学数值计算方法,分析在不同开采方案下,矿柱、围岩应力及位移分布规律,进行矿柱、围岩稳定性分析,为优化开采方法和技术参数,进行合理的采矿工程设计提供理论基础和科学依据。研究成果在类似地质和开采条件下的推广与运用具有一定的参考价值和指导意义。     

三山岛海底金矿开采充填体与围岩变形规律的数值模拟

为合理解释三山岛金矿新立矿区海底开采充填体和围岩变形特征,建立了假二维的矿山开挖充填力学模型,并将其简化为平面应变问题。根据对充填体力学特性的研究,在模型建立过程中,对充填体采用了双屈服模型,对矿柱及围岩采用了应变硬化/软化塑性模型。利用FLAC3D数值模拟软件,并在模型中的相应位置设置位移监测点,分析了真实矿山开采过程中上下各采场充填体和围岩的移动变形规律。研究结果表明,新立矿区充填体变形主要为水平方向上的压缩变形,且具有累积效应,当充填体达到垂直方向的最大压缩量后,顶板围岩在水平构造应力作用下有向充填体上山方向滑动的趋势。     

高应力条件下岩石爆破裂纹扩展规律的模拟研究

基于某矿矿体内存在高应力和各向应力的不均衡性，利用自行改造的加载设备，进行附加载荷介质爆破裂纹扩展的模拟试验研究，研究表明：介质爆破裂纹的方向及大小与附加的主应力有关。     

深井巷道变形破坏形式与安全支护技术研究的探讨

冬瓜山铜矿是典型的千米深井矿山,深井具有高应力、存在岩爆倾向的特点。根据采切工程的性质、岩石物理力学试验、服务时间及矿岩的破碎程度,总结了冬瓜山矿井巷道工程变形破坏的一般规律。对影响冬瓜山深井巷道变形破坏形式的主要影响因素从地质构造条件、技术及管理等方面进行了深入的分析,对凿岩硐室、隔离矿柱、出矿巷道、出矿进路等主要回采作业地点中已出现的变形破坏情况,采用了不同的锚杆、喷锚、喷锚网＋锚索联合支护形式及参数支护措施,取得了很好的效果,基本保持了采切巷道工程的稳定性,为下步安全回采作业及大量出矿创造了很好的条件。     

温度拉伸法消除焊接应力的数值模拟

课题主要研究焊接残余应力的分布规律及如何控制和消除有害残余应力.     

特厚煤层坚硬顶板应力演化及破断规律数值模拟研究

基于韩家洼煤矿22203综放工作面具体工程的地质条件与生产技术条件,运用大型岩土仿真软件FLAC^3D建立了特厚煤层坚硬顶板综放开采三维数值计算模型,对软顶、中硬顶、坚硬顶三种情况下顶板的初次来压与周期来压规律进行分析研究,所得研究结果可为特厚煤层坚硬顶强矿压控制提供理论依据。     

阜山金矿采场稳定性数值模拟

根据阜山金矿地质资料，用有限元法模拟了不同采充高度采场的应力场和位移场．结果表明：采用尾矿充填并配合上盘锚杆是维护围岩稳定性的有效方法；合理的采夫高度是分层高度为4m，最大控顶距为6m．该结论可用于指导采场的设计．     

动压巷道围岩应力及变形规律研究

以盖州煤矿9106回风顺槽为研究对象,通过FLAC3D数值建模的方法对不同阶段下采掘施工对巷道围岩变形影响规律进行分析研究。分析结果表明：本巷道和顶回风巷在掘进时,巷道围岩出现应力集中现象,但是对围岩变形影响不大,邻近9105工作面回采时产生的集中破坏作用是造成9106回风顺槽煤柱垂直应力集中、侧向支承压力升高的主要原因,对巷道围岩变形具有很大影响。     

H型钢热轧过程中残余应力有限元模拟

在热轧H型钢的生产过程中,由于H型钢断面的复杂性,导致在长度方向上翼缘和腹板之间形成了一定的残余应力,严重影响了H型钢的性能.本文通过采用ANSYS软件对热轧H型钢的热轧过程进行模拟,定量的分析了残余应力数值的大小.