采用单轮车桥耦合模型的连续梁桥动力响应研究

以某五跨连续梁桥为工程背景,采用单轮车桥耦合模型,对影响该桥动力响应的相关因素进行研究。基于ANSYS软件建立了该连续梁桥的车桥耦合模型,研究了车辆过桥速度、车辆重量和汽车悬挂弹簧刚度等三个因素对桥梁动力响应的影响。研究表明:当车速为40km/h和100 km/h时,中跨跨中的位移最大值为10.3mm和10.7 mm,说明车速对中跨跨中位移影响不明显。当车速在40 km/h和120 km/h时,中跨跨中加速度分别为0.7m/s^(2)和2.5 m/s^(2),说明车速对中跨跨中加速度影响更明显;当车身重量为15t和55t时,中跨跨中的最大位移分别为0.91mm和1.07mm,最大加速度分别为0.009m/s^(2)和2.88m/s^(2),说明随着车身重量的增加,中跨跨中位移和加速度都有明显增加;当汽车悬挂弹簧刚度采用初始值的0.5倍和4倍时,中跨跨中最大位移和最大加速度均为1.06 mm和2.27m/s^(2),说明汽车弹簧刚度的变化对中跨跨中位移和加速度几乎没有影响。

浅埋煤层弱胶结顶板破断规律数值模拟研究

结合高家梁煤矿工作面开采条件及岩石力学性能,利用UDEC数值模拟软件,对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的变形、冒落情况进行了数值模拟,得到浅埋煤层不同开采阶段上覆弱胶结顶板的破断及运动规律。研究表明:浅埋弱胶结顶板在初次来压期间经历直接顶垮落、形成"类基本顶"、基本顶断裂三个阶段。

薄煤层坚硬顶板沿空留巷防漏风柔性支护技术

为解决薄煤层坚硬顶板条件下沿空留巷内新鲜风漏向采空区,引起采空区发火的问题,建立了坚硬顶板沿空留巷力学结构模型,提出矸石带+钢筋+喷浆的巷旁柔性支护方式,并采用实验室试验的方法验证了该支护方式的支护效果,同时在姜家湾煤矿2109巷道进行现场试验。结果表明:矸石带+钢筋+喷浆的巷旁柔性支护方式具有较好的可缩性,在顶板早期运动阶段,允许顶板产生一定变形释放压力;而在后期运动阶段,喷浆材料能较好地附着在支护体表面,顶底板、两帮最大移近量分别为230、170 mm,巷道内CO含量为0,消除了采空区发火的隐患。

循环荷载作用下岩石损伤试验研究

针对循环荷载作用下的岩石损伤特性,对岩石进行循环加卸载试验,基于加卸载响应比探究岩石损伤演化规律,得出如下结论:在分级循环加卸载过程中,试件在1级加卸载时损伤量很大,进入2级加卸载之后,损伤量相对较小,且增加缓慢,而围压越大损伤量均值增加也越缓慢,而其破坏也越加彻底。试件在1级加卸载过程中方差最大,其后的加卸载中方差曲线逐渐趋于水平。在试件破坏后期,方差会有回弹。在加卸载过程中试件会出现膨胀—收缩—膨胀的循环。

薄基岩厚冲积层倾斜采场覆岩破断及裂隙带发育高度研究

针对新河煤矿3302工作面薄基岩厚冲积层条件下煤层开采易发生透水事故的隐患,建立"砌体梁"结构模型并分析其稳定性,利用数值模拟的方法模拟倾斜工作面覆岩导水裂隙带发育高度,最后通过现场测试进行验证。结果表明:薄基岩厚冲积层条件下的倾斜工作面基本顶在发生破断后形成的"砌体梁"结构易发生回转变形失稳和滑落失稳,采空区导水裂隙带发育高度为55.3m,裂采比为11。

浅埋煤层区段煤柱宽度优化研究

以高家梁煤矿20306工作面地质条件为依托，采用多点位移计、锚杆（索）测力计和钻孔应力计相结合对联络巷及煤柱变形及应力分布规律进行检测，并采用UDEC软件模拟不同区段煤柱宽度时辅运巷变形及应力分布情况。结果表明：20306工作面超前支承压力峰值位置位于前方20～30m，侧向支承压力峰值位置距煤壁约22m，合理的区段煤柱宽度为12m左右。

基于大直径SHPB的岩石动态响应特征试验

为研究巷道围岩在高应变率作用下的破坏特征,利用大直径分离式霍普金森杆(SHPB)加载系统,对岩样进行冲击压缩试验,探究岩石试样在大直径SHPB冲击作用下的动态响应特征和规律,研究结果表明:波形整形器采用橡胶垫片可以有效改善波形形状,减少波形弥散;岩石试样的动力增强系数与应变率提高系数呈正相关关系,具有显著的应变率敏感性特点;随着应变率的增加,破碎块度平均尺寸和能量利用率均降低;大直径SHPB冲击作用下,岩石试样的能量利用率较低,最高仅为10.10%。

多次采动条件下浅埋覆岩裂隙带发育规律

以浅埋煤层的高家梁煤矿为背景,采用FLAC3D数值模拟方法研究近距离煤层层间距、下层煤的采高以及间隔层岩层强度对覆岩导水裂隙带发育高度的影响。结果表明:当层间距大于10 m时,覆岩裂隙带发育最大高度主要受上层煤开采影响;当层间距小于10 m时,覆岩导水裂隙带高度开始受下层煤开采影响明显增大;当下层煤采高在5 m以内时,导水裂隙带发育高度较小,采高超过5 m时,导水裂隙带高度迅速增大;导水裂隙带高度随间隔层岩层强度的增加而增大。灰色关联分析表明,影响导水裂隙带发育高度因素按重要程度依次为采高、间隔层强度、层间距。

复合顶板巷道组合三铰拱断裂形成的力学机理

为了揭示软弱夹层引起顶板分阶段破坏的力学机理,采用数值模拟的方法揭示含软弱夹层(煤线)的复合顶板巷道变形和破断规律,通过建立巷道复合顶板破断结构模型,确定复合顶板断裂的力学条件,并通过现场探测进行验证。研究表明:复合顶板中软弱夹层的破坏是致使顶板变形和破断的主要因素,复合顶板变形破坏过程大致可分为"嵌固梁形成→叠加组合梁形成→组合三铰拱形成"3个阶段;当复合顶板各岩层的屈服跨距小于等于巷道实际跨度时,复合顶板将破断形成组合三铰拱结构。

复合顶板巷道围岩变形特征及控制

针对山西金晖万峰煤矿复合顶板巷道变形剧烈、顶板下沉量大等问题,结合现场调研、理论分析和井下实测等方法,分析了复合顶板巷道支护难点,提出了针对复合顶板围岩控制的关键技术,包括高预应力锚索锚杆全长锚固支护系统、锚杆锚索协调支护技术、两帮加固技术。试验表明,改进巷道支护参数后,围岩变形控制效果良好。