恒阻大变形锚杆/索力学特性数值模拟研究

具有大变形特性的材料在抵抗岩体冲击、剪切和能量吸收等方面比传统意义下的小变形材料表现出更为优异的性能。针对普通锚杆/索无法抵抗软岩大变形而被拉断破坏等问题,何满潮研发了新型恒阻大变形锚杆/索,并成功应用于矿山灾害控制领域,然而针对恒阻大变形锚索吸能特性及其大变形数值模型构建尚属研究空白。本文首先通过室内实验揭示恒阻大变形锚杆/索(NPR)在静力拉伸和动力冲击条件下的吸能特性;然后利用Fish语言首次构建NPR锚杆/索数值分析模型,针对动/静条件下的NPR锚杆/索能量吸收规律进行数值模拟计算,并将试验结果与模拟结果进行对比分析,发现二者具有显著一致性;最后根据计算结果建立NPR锚杆/索与围岩体的相互耦合作用能量方程,揭示NPR锚杆/索在围岩控制全过程中的力学变化规律和能量吸收特征。

基于切顶短壁梁理论的浅煤层矿压分布规律数值模拟分析

基于切顶短壁梁理论的切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术已广泛应用于工程实践,但受大变形材料数值建模的限制,针对切顶短壁梁理论的矿压分布规律的数值模拟分析尚属空白。本文首先基于NPR锚杆/索在支护过程中形成的恒阻力学机制,建立了NPR锚杆/索数值模拟计算模型,实现了大变形材料数值化和程序化计算目标;其次,依托禾草沟2号煤矿1105工作面工程背景,对切顶短壁梁理论的矿压变化进行现场连续监测,并利用FLAC^(3D)程序对矿压分布规律进行数值模拟;最后对比分析了切顶短壁梁理论工作面与传统工艺下超前支撑压力分布规律的不同特征,为切顶短壁梁理论应力场分布及岩体结构时空变化规律的研究提供参考。