基于离散-连续耦合方法的隧道压力拱特性研究

隧道压力拱问题一直是隧道工程研究的关键问题,目前常用的连续介质数值模拟方法对于隧道压力拱特性的微观研究有所欠缺,而擅长微观力学研究的离散元数值模拟方法对计算机存储空间和计算时间的要求太高。基于现有离散-连续耦合思路,通过力的传递实现离散-连续模型的耦合;研究了耦合算法中的平均应力计算方法、平均应力计算区域面积及耦合程序遍历颗粒方法;基于自行开发优化的离散-连续耦合程序,模拟了隧道开挖后的围岩受力特性,研究了隧道压力拱形成机理及压力拱特性;计算了埋深分别为10 m,14 m,18 m,22 m,26 m,30 m和34 m情况下的隧道开挖产生的压力拱应力集中等效区域,揭示了隧道压力拱随着隧道埋深的变化规律。研究结果表明,自行开发优化的离散-连续耦合程序能在保证计算精度的前提下,充分发挥离散元方法在微观力学研究方面的优势;隧道开挖后,开挖面周边范围出现层状压力环,但在拱顶和仰拱底附近区域的围岩压力环的环间接触力降低,围岩承载能力急剧降低,形成压力拱;随着隧道埋深的增加,隧道压力拱应力集中等效区域减小,隧道周边围岩的压力拱承载能力越来越大;但当隧道埋深达到一定界限后,隧道压力拱高度趋于稳定。

煤矿采空区空间几何特征对岩石压力拱的影响

岩石压力拱对采空区围岩稳定具有重要维护作用。本文基于采场围岩应力函数讨论了压力拱的影响因素,进而借助数值模拟软件,定性分析了煤矿采空区空间几何特征变化对压力拱的影响程度。得到如下主要结论:当采空区埋深达到能形成完整的压力拱后,再增加埋深不会改变压力拱的空间形态,但压力拱承载能力提高;采空区宽度增加对压力拱的影响最大,尤其是覆岩内的拱体内边界将远离采空区;采空区长度增加对覆岩内工作面走向的压力拱拱体影响较大,对其他方向拱体的影响甚微。

等高钢结构梁-梁刚接节点应力分析

分别采取强度理论和有限元分析方法,对双向井字钢梁和主梁横向悬挑钢梁刚接节点进行应力分析比较,得出双向弯矩同号时,节点折算应力一般不大于双向正应力中的大值,且仅在节点四角应力集中;而双向弯矩反号时,节点折算应力一般不小于双向正应力中的大值,除四角外,在节点中心应力集中更严重。另外,应力集中程度和范围均与节点双向正应力比以及梁宽直接相关。通过对有限元分析结果拟合,得到满足一般工程精度要求的等高梁-梁刚接节点的简化验算公式,并给出减小节点应力集中的措施。

应力集中区揭煤工作面快速消突方案

卧龙湖煤矿地质构造复杂,煤层瓦斯含量较大,为煤与瓦斯突出矿井,复杂的地质构造给矿井消突工作带来困难。通过在北翼采区应力集中区域改变消突工艺,测定该区域煤层的瓦斯含量、瓦斯压力,研究该矿井8煤层应力集中区域快速消突方案,为卧龙湖煤矿对应力集中区域煤层瓦斯治理提供了理论和实践依据。

X形变截面橡胶密封圈应力有限元分析

总结了X形变截面橡胶密封圈的特点,基于有限元分析理论,借助软件ANSYS对X形变截面橡胶密封圈进行有限元分析。建立了X形变截面橡胶密封圈有限元模形,比较了X形变截面和X形橡胶密封圈最大综合等效应力情况。结果显示:X形变截面密封圈的应力集中部位主要集中在组合面尖角处,特别是内尖角处更易损坏。在同等条件下,此类X形变截面密封圈比X形密封圈最大等效压力值都大。在压缩率一定条件下,其最大Von M ises应力随油压而增加。在油压一定条件下,最大Von M ises应力并不总随压缩率而增加。

磁记忆检测在压力容器检验中的应用分析

压力容器较为特殊,在使用过程中如果存在磨损或裂缝等问题,可能会在内部强大压力作用下引发安全事故,危及生命财产安全,因此压力容器检验一直是各企业关注重点。通过对磁记忆以及磁记忆检测基本情况的介绍,对磁记忆检测实验原理展开分析,进而对该种检测方式在压力容器检验中的具体运用展开深度探究,旨在明确磁记忆检测具体应用方式,提高压力容器整体检验水平。

块体岩石拱与锚喷支护原理(上)

论述了非连续岩块的受力特征、成拱机理、破坏形态和作用在喷层的围岩压力,以及锚喷的施工特点和要求。

煤矿采矿围岩压力拱的演化特征数值模拟研究

利用数值模拟和相似物理模型方法,讨论了工作面推进过程中围岩应力转移变化规律,得到了压力演化规律和特征.结果表明,工作面开挖后,伴随着应力不断转移和调整,将在采场围岩中形成长轴在采煤工作面走向,短轴在工作面倾向的近似鸡蛋形厚壁压力拱;随着工作面推进距离的加大,压力拱拱体的内边界外移,拱体变厚,拱内围岩应力增加区.

大断面隧道深浅埋划分方法研究

在中国现行的铁路和公路隧道设计规范中,隧道深、浅埋的划分是以松弛荷载概念作为基础的,并具有统计上的意义,但这种划分方法线条较粗,并没有充分考虑围岩的自承能力。文章以隧道围岩能否形成安全有效的压力拱为基本原则进行了隧道深、浅埋的划分。对于地表水平或近似水平情况,按平面应变假定,认为面内最大主应力的最大值出现在压力拱的内边界处,而将面内最大主应力方向发生偏转(拱体内最大主应力方向为水平方向,拱体外部最大主应力将恢复为开挖前的竖直方向)的点作为压力拱的外边界;当地表有较大坡度时,由于地形对自重应力场分布产生的影响,这里以等效埋深代替实际埋深,用以修正按地表水平情况计算的深、浅埋分界值。根据上述思路,对目前在建的某四线大断面车站隧道,通过数值模拟,建议取30 m埋深作为隧道深、浅埋分界值。