准静力拉格朗日元与离散元耦合方法及应用——以常村煤矿S6-7工作面为例

为了探究采动条件下采场上覆岩层的变形-开裂-运动过程,利用自主开发的适于准静力计算的拉格朗日元与离散元耦合的连续-非连续方法,针对常村煤矿S6-7工作面开展研究.结果表明,1)随工作面推进距离增加,首先,直接顶出现裂缝;然后,采场上覆岩层发生一定程度的弯曲变形、下沉和离层;之后,直接顶垮落,其上岩层破断,并发生明显的弯曲变形、下沉和离层,采空区局部闭合.此后,上述过程循环往复.2)将工作面煤壁前方和开切眼后方上覆岩层最大主应力大于0的最大范围定义为采动影响范围,通过分析悬露岩层长度和弯矩的变化解释了上述两部分采动影响范围的演化规律.3)通过分析工作面煤壁前方煤层支承压力峰值的变化解释了该部分煤层破碎区尺寸的演化规律.     

带支撑基坑围檩受力性状分析及数值模拟

通过对带支撑基坑围檩受力性状的分析,提出支撑与围檩正交、斜交分别对应的几种基坑围檩轴力分布形式,并以武汉市凯德广场古田项目为例,从实测数据出发,分析了基坑围檩轴力的变化规律,在对基坑内支撑平面有限元计算中设置在围檩上的边界条件的特性进行深入研究的基础上,使用数值模拟手段对基坑围檩轴力进行了计算与数值模拟验证。结果表明:与开挖工况一致,围檩轴力呈现"两阶段"增长过程,地下室主体结构施工完成后,围檩轴力趋于稳定;桩(墙)平行于围檩走向的切向约束客观存在,本例中围檩轴力呈现梯形交替递增分布形式;桩(墙)对围檩的约束方向包括切向和法向,其约束形式表现为线约束和弹性约束。     

抗滑桩细观受力特征的数值模拟研究

抗滑桩是滑坡防治工程中一种非常有效的支挡措施,其受力特征直接关系到滑坡防治效果,因此开展抗滑桩细观受力特征的数值模拟研究具有重要的工程应用价值。基于有限元数值模拟方法,采用ANSYS软件中的分离式模型,以SOLID65单元和LINK8单元分别模拟钢筋混凝土抗滑桩中的混凝土和钢筋,研究了不同荷载作用下抗滑桩的细观受力特征。结果表明:在相同荷载作用下,抗滑桩在高度较小阶段,其高度与抗滑桩的变形呈非线性变化,随着抗滑桩高度的增加,其高度与抗滑桩的变形趋于线性关系;有限元数值模拟能较好地反映钢筋混凝土抗滑桩的细观受力特征。该研究可以为抗滑桩工程的设计提供借鉴与参考。     

储油罐区防火堤受力情况分析

利用ANSYS有限元分析软件,对防火堤受液态物质冲击时受力状况进行模拟,并对防火堤在冲击载荷下的受力情况进行了分析,指出防火堤在事故状态下的脆弱部分,对油库的安全设计、评价和日常维护具有参考价值。     

公篓矿采空区上覆岩层导水性探测

通过在公篓矿充分采动、沉降稳定后的采空区地面施工钻孔,对采空区上覆岩层的导水性进行观察,测试和分析研究,确定导水裂隙带高与煤层采高的关系,计算公篓矿水体下采煤的最小防水安全煤岩柱尺寸,为右江河底下采煤提供可靠依据。对地层条件相似的矿山开展水体下采煤工作具有特别重要的参考意义。     

不同形状出口处的人员拥挤研究

通过对人员疏散过程中出现的拥挤现象的动力学研究,揭示了人员疏散过程中速度的变化规律,以及人员在运动过程的受力状态,阐明了前后拥挤和左右拥挤对人员疏散的影响,并用Pathfinder疏散模拟软件,分别对拥有"一"字形、"十"字形、"T"形、"┴"形安全出口的防火分区进行数值模拟,得出了不同形状出口处人员的拥挤状况。     

上喷式矿井排风热回收装置内液滴运动模型及其优化计算

为了减小常见下喷式装置风吹水损失大的问题,设计了上喷式矿井排风热回收装置.通过液滴受力及运动分析,将上喷式液滴的运动划分为2个阶段.根据牛顿第二定律,建立了简化的液滴动量方程;在该方程的基础上,结合运动阶段划分,得到临界条件下的力平衡关系式;利用该式,在10个不同相对速度下,得到了上喷式与下喷式的保证液滴不被吹飞的临界直径.应用变量替换,将液滴动量方程变换为液滴运动距离的微分式;继而,根据液滴及空气之间的雷诺数组合,导出了液滴最大上升高度的5个积分计算式.应用这些积分式,数值计算了不同迎面风速、液滴粒径及液滴初速度下,上喷式中液滴最大上升高度、下喷式中液滴最大下降高度.对比计算结果,相比下喷式,上喷式具有节水、液滴选择范围宽和低耗高效的优势.     

深埋水平岩层隧道开挖稳定性分析及控制*

针对深埋高地应力水平岩层掌子面开挖稳定性及支护结构失效问题,以大峡谷隧道为工程背景,通过现场测试、室内试验、数值模拟等方法,探究深埋高地应力水平岩层失稳机理及控制措施。研究结果表明:坚硬岩体被节理面切割后,在高地应力作用下容易发生挤压破碎,破碎岩体遇水发生软化,导致掌子面发生大范围塌方,初支和超前支护失效;隧道开挖后岩层发生不均匀沉降,浅部岩层最先发生弯折破坏,层内块体错动滑移,继而向上方岩层发展,并伴随层间分离和层内裂隙发育,最终形成宏观破裂面;提出的台阶法、2 m开挖进尺、砼喷层、双层小导管、提高初支强度的整体优化控制措施,可有效提高现场支护效果。     

名山大川的形成(二)

地壳中的岩层受到力的作用发生变形，发生弯曲(褶皱)，无论是向上褶皱，还是向下褶皱，甚至是侧向褶皱，在这种格局下形成的山体，称之为“褶皱山”。显然，这个过程与其他断层作用情况是不一样的。     

铁法矿区地面沉陷及其对矿区环境影响现状调查分析

在对铁法矿区地面变形与塌陷详细测量的基础上，分析了研究区目前各矿井地面变形与沉降的现状及其对地面环境的影响，为将来地面变形与沉降的治理提供可靠的资料。