土层覆盖下浅埋煤层工作面支架选型研究

基于支架工作阻力与顶板最终下沉量的"P-ΔL"双曲线关系,采用数值模拟计算方法,同时考虑相似模拟试验结果,研究土层覆盖下浅埋煤层工作面的矿压显现规律.结果表明:土层覆盖下浅埋煤层工作面初次来压时只有关键层破断垮落,支架载荷并不大,随着工作面推进顶板垮落向上发展至地表,从而在工作面与地表形成贯通裂隙时,支架阻力才最大.最终确定了陕北南梁煤矿土层覆盖下浅埋煤层20115工作面的支架工作阻力为6 500 kN,为南梁矿综合机械化开采的工作面支架选型提供技术依据.

厚土层覆盖浅埋煤层支架适应性分析

分析了陕西榆树湾煤矿浅埋煤层开采支架的适应性,揭示了厚土层覆盖浅埋煤层开采条件下覆岩层的破坏规律;模型实验表明工作面初次来压步距为70～75m,工作面初次来压步距相对较大;组合关键层的破断形成大周期来压现象,支架动载系数平均为1.21,支架阻力能平衡顶板压力,满足工作面正常开采时对支护阻力的要求。研究成果对指导工作面采前准备工作具有重要意义。

深覆盖土层地震反应分析中的若干问题

以上海地区土层地震反应分析为例,讨论了深覆盖土层地震反应分析中的几个典型问题.如土层下卧缓倾角基岩面的影响,土层中假想基岩面的合理性问题,基岩波速对土层地震反应的影响,以及土介质动力特性的影响等.通过数值计算,得出了以下主要结论:下卧基岩面不大于2°的缓倾角影响可以忽略不计,假想基岩面会带来很大的计算误差,坚硬基岩的弹性对土层地震反应的影响很有限,应重视工程场地土介质动力特性参数的现场勘测.

覆盖土层场地地震断裂实验

研究了覆盖土层场地在活动断裂位移作用下的实验技术，分别进行了正断层和走滑断层位移作用下土层模型地震模拟振动台断裂位移反应实验，取得了有意义的结论，为进行进一步的研究奠定了基础。

覆盖土层场地地震断裂反应分析方法

基于有限元和拟静力的基本原理 ,提出了一种基于断层位错的覆盖土层场地地震断裂反应弹塑性有限元分析方法 ,计算中考虑了土层厚度、断层种类和倾角、软弱夹层以及土的非线性等因素 ,通过编制的程序计算了地表断裂位移 ,模拟了土层的破裂过程。

厚覆盖土层地区根式基础应用与试验研究

针对厚覆盖土层地区地基承载力低的难题,提出了一种新型基础形式——根式基础。为了研究根键的加固效果及根式基础的适应性,以马鞍山长江大桥为背景,开展了根式基础的竖向承载力试验研究。试验采用自平衡测试法。研究内容包括普通沉井基础与根式基础的竖向承载能力与承载变形特性,两种基础形式在不同持力层条件下的承载特性及适应性等。试验结果表明:根键带动周围土体共同发挥作用能显著提高基础的竖向承载能力。根式基础在以砂土层和卵石层作为持力层时,竖向极限承载力分别提高了约100%和63%;根式基础在厚覆盖土层中具有很好的适应性,在加载初期便表现出提高基础竖向承载能力的效果,且随着加载值的增加其提高效果更加明显。在厚覆盖土层地区可以考虑用根式基础替代传统沉井基础或摩擦型桩基础,在大跨径桥梁建设中进行推广应用。

深覆盖土层Rayleigh阻尼矩阵建模问题的讨论

分别应用时域和频域分析方法对土层的地震反应进行了计算,通过比较时域和频域的计算结果,探讨了深覆盖土层地震反应时域分析中Rayleigh阻尼矩阵合理建模的重要性。数值结果表明:在深覆盖土层地震反应时域分析中,Rayleigh比例阻尼矩阵不同建模方式对土层加速度反应计算结果的准确性影响很大,而对土层位移反应计算结果的准确性影响非常有限。建议当土层基频高于基岩地震波的主要分量激励频率时,确定Rayleigh阻尼矩阵比例系数的第2个自振频率ωn可选取土层第2或第3阶低阶自振频率,而当土层基频接近于、低于特别是远低于基岩地震波的主要分量激励频率时,应重视土层高阶振型共振效应对土层地震反应的贡献,此时ωn应选取为输入基岩地震波反应谱的峰值频率ωR。

深覆盖土层动力响应时程分析中Rayleigh阻尼系数的确定

合理选择确定Rayleigh阻尼矩阵比例阻尼系数的振型频率对于准确计算场地地震响应有重要影响。将一种高层结构Rayleigh阻尼系数优化方法引入到深覆盖土层的地震响应分析中,并根据土层动力响应的特点进行了相应的改进。选择了28条具有代表性的地震波,通过对某典型深厚土层模型进行地震反应分析,比较了多种Rayleigh阻尼系数计算方法的精度及适用性,给出了深覆盖土层的地震响应分析中Rayleigh阻尼系数的确定方法。

应用通用程序计算深覆盖土层地震反应的几个问题

讨论了利用ANSYS和LS-DYNA程序进行深覆盖土层地震反应时域计算时所涉及的几个问题。综合前期研究成果,通过对比通用程序的数值计算结果,分析了数值计算时土层计算范围的选取及单元网格划分、阻尼矩阵的形成等对计算精度的影响。分析结果表明:在确定深覆盖土层阻尼矩阵的比例系数时,土层基频与地震激励主要特征频率之间的关系是一个重要影响因素,当前者小于后者,特别是远小于后者时,应基于土层的基频与地震激励的主要特征频率来形成阻尼矩阵的比例系数;竖向、横向网格尺寸及人工边界的选取会对计算的结果造成显著影响。

深厚覆盖土层中桩的有效桩长

采用线弹塑性荷载传递函数 ,按极限承载力控制法确定深厚覆盖土层中桩的有效桩长 .分析了桩的刚度系数、桩端土持力层弹性模量与桩周土弹性模量之比值、桩侧极限位移、桩顶沉降量、桩径和土的泊桑比等因素对桩有效桩长的影响 .其结果表明 :除土的泊桑比和桩端土持力层弹性模量与桩周土弹性模量比值对桩有效桩长的影响不明显外 ,其余因素均有一定或较大的影响 ,且与弹性理论法分析结论一致 .为了将理论分析应用到工程实际中 。

覆盖土层场地地震断裂研究进展

回顾了近年来国内外覆盖土层地震断裂的研究状况,包括宏观震害统计分析、模型试验和数值模拟研究等,分析了存在的问题,建议了下一步的研究方向。

远场大震对深厚覆盖土层地基上超高层建筑物的影响分析

建造在深厚覆盖土层上的超高层建筑往往受到远场大震的影响较大。为了探讨这一现象产生的原因,从远场地震记录特征及超高层建筑自身的动力特性进行了分析。通过汶川地震时西安远场记录,结合西安地区的地质构造情况,分析远场地震动特征,并对一幢超高层建筑进行远场地震反应分析,研究远场大震对这类长周期建筑物的影响。通过对地震记录的频谱分析可知:①远场地震具有相对较小的加速度峰值、超长的持时以及丰富的长周期成分;②远场地震动的卓越频率小于El Centro记录,远场地震动优势频率段远小于El Centro记录。通过时程分析可知:在地震动峰值相似的情况下,远场地震对超高层建筑的动力响应远大于El Centro记录。深厚覆盖土层上超高层建筑自振周期较长,易与远场大震的长周期成分接近而发生共振,其响应与一般地震不同,进行抗震设计时,应对遭遇远场地震的情况予以重视。

SH波入射下阶跃基岩覆盖土层场地地面运动特征分析

利用二维显式有限元场地地震反应分析程序,把不同频谱特性的地震动作为输入基岩的SH波,探讨了阶跃基岩覆盖土层场地地震动空间分布特征,重点研究了覆盖土层厚度和土层性状对场地地表加速度峰值和反应谱的影响。研究表明:对于阶跃基岩覆盖土层场地,覆盖土层厚度变化对相应区域地表地震反应有较为明显的影响,对土层厚度不变区域的地表地震反应影响不明显。土层性状对阶跃基岩覆盖土层场地地表的加速度峰值和反应谱均有重要的影响。软土和上软土下硬土组合土层场地地表的加速度峰值要比硬土场地地表上的大。软土场地中反应谱的峰值要比硬土场地中反应谱的峰值大,硬土场地反应谱峰值对应的周期较短,软土场地反应谱峰值对应的周期较长。土层性状对地震动反应谱的影响,主要体现在短周期分量上。

覆盖土层对地震剪切波的放大与吸收作用

覆盖土层对地震剪切波的放大与吸收作用杨健，万志清（有色金属总公司矿产地质研究院，桂林，５４１００４）１前言众所周知，认识地震动规律是工程抗震设计的基础，而影响地震动的因素是多方面的，概括为震源特性、传播途径和场地条件。其中场地土层条件就是一个很重要的...

覆盖土层厚度对地铁车站结构地震响应的影响

基于有限元方法,运用ANSYS软件模拟计算在地震动荷载作用下,不同覆盖土层厚度时地铁车站结构各部位处的应力与位移响应,通过计算分析可知:在地震动作用下,地铁车站结构各部位处的应力与位移响应峰值在一定范围内均随着覆盖土层厚度的增加而增大,其中柱的顶部与底部处应力响应值相比其他部位较大,在震害中更容易发生破坏。

覆盖土层对水库心墙坝动力响应影响研究

为研究大河沿水库心墙坝动力响应特征受覆盖土层特征影响变化,采用COMSOL Multiphysics建立了心墙坝计算模型,并对覆盖层物理力学特征参数以及分布特征开展了计算分析。研究表明,覆盖层黏聚力特征参数愈大,坝体动力响应愈弱,当地震波峰值加速度增大,会削弱覆盖层黏聚力特征参数对动力响应影响;在覆盖层不同黏聚力特征参数方案中,坝体加速度响应变化具有差异性,且黏聚力参数低于24 kPa时具有显著二次突增特征。坝体主应力峰值随覆盖层黏聚力特征参数增大呈递减变化,覆盖层黏聚力特征参数可限制坝体主应力受地震波峰值加速度影响。地震波峰值加速度为0.1、0.2 g时,覆盖层厚度每递增10 m,坝体加速度响应均值分别平均下降18.4%、16.9%。此研究可为水库心墙坝结构动力响应计算及抗震设计提供参考。

建筑场地中覆盖土层厚度、类型确定场地的类别

通常情况下,场地的类别是用剪切波来确定;但对于丁类建筑及层数不超过10层且高度不超过30米的丙类建筑,在勘察过程中,无实测剪切波,那么如何来确定场地的类别呢?本文将通过工程实例来阐述覆盖土层厚度及场地类别的确定。

基于COMSOL的坝基上覆土层对水库心墙坝动力响应特征影响研究

为研究童家山水库坝基覆盖土层对心墙坝体动力响应特征影响,采用COMSOL Multiphysics建立仿真计算模型,探讨了覆盖土层厚度、土体动剪切模量对动力响应特征影响变化。坝体加速度响应值随高度增大而递增,覆盖层厚度愈大,则随高度增幅更为敏感,地震波幅值对坝体加速度高度方向上变幅影响较弱;覆盖层厚度在超过140 m后,加速度响应值增幅放缓,厚度170 m、200 m时加速度平均响应值较之厚度140 m下分别仅增长了15.2%、33.4%。土体动剪切模量系数与加速度响应值为正相关,但在较大模量系数方案中,加速度响应值具有两阶段变幅特征,且地震波幅值不同,响应值增幅变化高度位置有所差异。心墙坝主应力随覆盖层厚度变化具有双增特征,但第一阶段增幅更大;土体模量系数在3000后加速度响应值变幅更显著,当提升地震波幅值,坝体主应力受模量系数影响更弱。研究成果可为水库心墙堤坝抗震设计提供参考。

断层错动引发基岩上覆土层破裂过程模拟

利用有限元方法对断层基岩错动引发上覆土层破裂过程进行数值模拟,展示场地土层破裂形成和扩展特征,以及场地地表出现破裂并不一定形成土层贯通破裂的地震现象。研究表明,土层破裂始于土层与基岩的交界面并向上扩展,而随着断层基岩错动量的增加,场地地表出现破裂(单个或两个)并向下扩展,在断层基岩错动量达到一定值时上下扩展的破裂在土层某一深度位置相连形成土层贯通破裂;不同的断层基岩错动量和覆盖土层条件将导致隐覆破裂、非贯通地表破裂和贯通破裂3类不同的场地地震破裂现象。研究进一步揭示土层厚度和特性对土层破裂特征的影响。当出现地表破裂时,土层越厚破裂带的宽度越大,砂土形成的破裂带宽度小于黏土;土层越硬,越易于形成贯通破裂;土层厚度和土质特性对土层破裂的破裂角影响不明显;对于逆冲断层,地表土层初始破裂出现所需的基岩位错量约为贯通破裂位错量的80%或更小,50m以内的覆盖土层产生贯通破裂的基岩位错垂直量小于上覆土层厚度的5%。