应力拱效应下裂隙场演化规律及应用

为研究九龙矿覆岩裂隙场演化规律,运用数值模拟、理论分析相结合的方法,开展应力拱效应下裂隙场的演化规律研究,得到了断裂离层高度、断裂角、应力拱及拱脚位置随推进距离变化的演化规律,并建立应力拱模型,得到各参量与应力拱高度的量化关系。结果表明:裂隙场可分为靠近煤壁侧的裂隙区、中部的压实形成区、压实扩展区、工作面右侧的裂隙区和塑性区裂隙区,离层裂隙的高度和断裂角随着周期来压呈阶段性增长;应力拱位于上覆岩层塑性裂隙区和采场周围煤岩体中,近似呈半椭圆形分布,应力拱的拱脚作用在工作面前后方和侧翼未采煤层支承压力峰值区,应力峰值区距开切眼的距离是动态变化的;建立应力拱模型,得到断裂角、推进距离、断裂离层高度、拱脚距煤壁距离与应力拱高度的量化关系,求得应力拱高并结合数值模拟结果进行工程实践,有效地预计了裂隙带高度,保证了工作面的安全开采。

大倾角煤层长壁开采空间应力拱壳形态研究

大倾角煤层特殊的赋存条件,造成在大倾角煤层开采中顶板空间应力场的演化规律、顶板破断垮落后所形成的围岩结构等较缓倾斜煤层开采时异常复杂,导致维持顶板稳定性的难道加大。基于大倾角煤层开采物理相似材料模拟实验和数值仿真结果,分析了在大倾角煤层开采中围岩结构的基本特征和应力拱壳的基本特性,认为非对称空间应力拱壳是开采扰动破坏原岩应力平衡后,上覆岩层在自我组织能力作用下所形成的主应力迹线的空间展布形态,空间应力拱壳沿走向对称,沿倾向非对称,且当工作面推进距离远大于工作面长度时,空间应力拱壳中间区域沿倾向的形态基本保持不变。据此,在考虑冒落矸石非均匀充填效应的基础上,建立了沿倾向和沿走向的三铰拱力学模型,推导给出了沿倾向非对称拱和沿走向对称拱的轴线方程,并通过算例对研究结果进行验证。结果表明,文中给出的轴线方程能较好的描述采场空间应力拱壳的基本形态;当工作面推进距离远大于工作面长度时,空间应力拱壳沿走向两端对称区域的形态基本保持不变;沿走向对称应力拱的拱高和跨长在倾斜方向上呈先增大后减小的趋势;最大垮落高度在倾向方向的中上部区域,该区域走向应力拱的跨长和拱高也最大。

大倾角煤层长壁开采围岩宏观应力拱壳分析

基于大倾角煤层开采物理相似材料模拟、数值模拟结果,分析了围岩宏观应力拱壳的力学特征,认为应力拱壳是开采扰动破坏原岩应力平衡后,围岩在自组织作用下形成的起主要承载作用的高应力形态,是在某一强度准则下强度包络线的空间展布形态,具有几何形态非对称性和应力分布非均匀性。据此,建立了应力拱壳分析模型和坐标系统,推导出宏观应力拱壳的形态方程,给出应力拱壳的稳定性判别准则,其失稳关键部位失稳主要有壳顶拉伸破坏失稳、壳肩压剪破坏失稳、壳基复合失稳3种形式,根据应力拱壳关键部位失稳过程可将应力拱壳的失稳分为"壳基-壳顶(壳肩)"失稳模式和"壳顶(壳肩)-壳基"失稳模式。

巷道应力拱成拱及防冒顶技术分析

通过数值模拟方法对巷道稳定性的研究,得出了应力拱通过改变应力传递和应力方向,使巷道上部岩体向两帮转移载荷,保持巷道稳定的结论;证明了巷道应力拱是岩体为抵抗由于巷道开挖等因素而造成的不均匀变形而进行自我调节的一种效应。研究发现侧应力是影响应力拱成拱的重要因素。

斜墙背挡土墙后大主应力拱及被动土压力分析

根据莫尔应力圆,研究墙背倾斜、粗糙的挡土墙墙背土体在被动状态下,主应力方向和应力比值的变化;对墙后大主应力拱进行理论分析,确定挡土墙的被动侧土压力系数;利用水平微分单元法,计算挡土墙的被动土压力。结果表明,墙背变缓时,墙背土体的小主应力方向逐渐趋近于竖直,其垂直应力减小,水平应力增大;大主应力拱为上凸曲线;被动土压力呈曲线分布,合力作用点高度随墙背坡角而变,合力与库仑解相等。

预应力拱架结构地震响应的动力时程分析

以预应力拱架结构为研究对象,运用反应谱法和时程分析法计算了结构在地震作用下的响应,并与相应的静内力作了比较。结果表明,在预应力拱架结构的抗震研究中,需同时考虑水平和竖向地震作用。总结了结构地震响应的规律,为抗震设计提供有利依据。

矿山开采覆岩应力拱演化规律研究

根据京西矿区木城涧煤矿井下开采条件,利用离散元方法模拟了煤层开采过程中上覆岩层应力拱的演化过程,并对覆岩的真实破坏和裂隙发育情况进行了可视探测。模拟表明,随着开采面积的增大,拱顶向上部空间不断扩展,最终可稳定在开采煤层厚度的8倍左右范围内。现场采用钻孔摄像技术探测结果表明,覆岩裂隙发育不均衡,呈现破裂区与完整区交替出现的情况,裂隙上限与离散元模拟的应力拱拱顶位置比较吻合。

考虑应力拱效应的隧道荷载-结构模型

针对常用的荷载-结构法模型计算所得的隧道衬砌内力与变形比衬砌实际承受的内力和变形偏大这一问题,以地层-结构法计算所得隧道衬砌受力、变形的结果为参照,通过计算确定拉弹簧与压弹簧分界点的位置以及拉压弹簧弹性抗力系数之间的比例关系,建立一种新的荷载-结构法计算模型,该模型在拱顶设置拉弹簧模拟应力拱效应,其余部位设置压弹簧.计算表明:与传统的荷载-结构法模型相比,考虑应力拱效应的荷载-结构模型在拱顶处设置的拉弹簧可以明显地改变隧道衬砌在拱顶处的受力情况;拉弹簧设置范围内隧道衬砌受力改变比较明显,在压弹簧范围内,离拉弹簧越远处隧道衬砌受力的改变越小;拉弹簧弹性抗力系数与压弹簧弹性抗力系数之比在1/2～2(深埋)、1/3～2/3(浅埋)时,考虑应力拱效应的荷载-结构计算模型对隧道衬砌弯矩的计算结果与用地层-结构模型计算的隧道衬砌弯矩趋于一致,但在数值上两者并不相等,荷载-结构法的计算结果要比地层结构法的计算结果大.

预应力拱架结构振动模态特性分析

预应力拱架结构是一种将柔性索与刚性拱架组合在一起的新型结构形式,它受力合理,具有广泛的应用前景。研究了这一类典型结构的自振频率、振型图以及自振频率随结构参数、几何参数的变化情况。

21m跨粮仓预应力拱板屋盖的仓内预制及就位

封丘国家粮食储备库扩建工程1号、2号仓屋盖系统采用先张法预应力带肋钢筋混凝土拱板,由于现场无室外预制场地,故利用仓内地面作为拱板制作场地,起重机进入仓内吊装就位,节省了场地,缩短了工期及构件养护、吊装时间,拱板质量良好。

预应力拱结构的应用

本文介绍了预应力拱结构的特点和分析方法。并对其节眯构造的施工方法上的主要问题，进行了详细的说明，为预应力拱结构的应用提供了依据。

预应力拱架结构的找形方法

在预应力拱架结构成形过程中结构将产生较大的变位,其施加预应力前后的几何尺寸有很大差异。从工程应用的角度出发,定义了预应力拱架结构受力过程中涉及的工作状态,提出了以施加温度荷载为媒介借助通用软件ANSYS进行找形的方法。运用本文方法可以迅速准确地求解预应力拱架结构的零状态几何和结构的初始态预应力分布,并可保持结构的完整性进行后续的荷载态分析。

狭窄河谷面板堆石坝坝体底部应力拱效应的形成机理及影响范围研究

受狭窄河谷地形的影响,峡谷地区修建的面板堆石坝工程会在跨河方向上出现应力拱效应问题,造成坝体底部堆石体难以被充分碾压密实,大坝蓄水后沉降变形增大,危及大坝安全。从应力拱效应的形成条件出发,分析峡谷地区面板堆石坝在跨河方向上应力拱效应的形成条件。采用有限元数值模拟方法,通过对比分析宽、窄河谷中面板堆石坝大、小主应力的大小及分布规律,揭示峡谷地区面板堆石坝坝体内部应力拱效应的形成机理。研究了峡谷地区面板坝坝体底部应力拱效应合理拱轴线的分布形态及范围,在河谷中心处的坝体底部堆石体受到应力拱效应的影响最大,影响范围约占坝体整体高度的23%。研究成果为采用工程措施减弱应力拱效应对面板堆石坝的不利影响提供参考依据。

大跨度预应力拱桁架结构整体稳定性能数值分析

空间结构的刚度随跨度增大而减弱,其整体稳定性成为结构设计的控制要素。实际结构由于存在施工安装误差、杆件偏差等,进行结构稳定性分析时需考虑初始几何缺陷的影响。基于实际工程,采用有限元软件Abaqus对某大跨度预应力拱桁架结构的整体稳定性能进行数值分析。通过对比引入特征屈曲模态缺陷和荷载作用下变形缺陷得到的结构整体稳定系数,研究两种缺陷引入方法对背景工程结构整体稳定性能的影响。数值分析结果表明:对称荷载作用下,以恒载变形作为初始几何缺陷计算所得的结构稳定安全系数较低;非对称荷载作用下,以第一阶屈曲模态一致缺陷为初始几何缺陷计算所得的结构稳定安全系数较低。基于此,对大跨度预应力拱桁架结构,可比较荷载作用下结构失稳状态和可能出现的结构变形形态,以两者一致性吻合度较高的形态作为初始几何缺陷进行引入,获得控制性的结构整体稳定性系数。

预应力拱板屋面结构施工技术

江苏某粮库新建单层仓库,跨度21m,采用先张法预应力拱板屋面。施工中搭设预制平台,解决了场地不足和预制吊装的困难,减少了吊装环节,避免了吊装过程中可能出现的质量隐患。经几年的使用和检测表明,预应力拱板屋面板架合一受力合理,其强度、刚度和抗裂性能均较好。

预应力拱板屋面结构建筑施工技术分析

随着人们生活水平的不断提高,人们对所居住和工作的建筑物质量有了更高的要求,在这种情况下,施工人员在对建筑进行施工的时候,就采用了预应力拱板屋面结构建筑施工技术,这样的施工技术应用在对建筑的屋面构造上面,有着良好的应用效果,本文对预应力拱板屋面结构建筑施工技术进行深入的分析。

大跨度预应力拱板在粮库工程的应用

镇江市国家粮食储备库扩建工程中 3栋粮仓采用 2 4m跨预应力拱板作屋面结构 ,拱板在现场制作 ,冷轧带肋钢筋作预应力筋 ,采用

粮库21m跨预应力拱板的预制与吊装施工技术

预应力拱板屋面是一种大跨度薄壳空间结构,因其具有保温性能优、整体性强、排水快、自重轻、经济耐用等优点,从而被广泛应用于粮食储备库建设。本文结合国家储备粮库工程,根据先张法预应力拱板结构特点,重点介绍了施工关键技术、难点问题处理以及吊装方法和相关技术措施。