采空区冒落矸石承压变形特征及侧向压力分布规律研究

在覆岩载荷作用下,采空区冒落矸石会产生施加于巷旁支护体或煤柱上的侧向压力,在时间效应影响下,侧向压力可能引发巷旁支护体或煤柱失稳,进而诱发地表塌陷。为研究采空区冒落矸石承压变形特征及侧向压力分布规律,研制了可测量侧向压力的组合式冒落矸石承压变形试验装置。以满足均匀粒径分布的5−30 mm的冒落矸石为例,通过设置相同加载总时长(16 h)、相同目标载荷(10 MPa)、不同数量加载水平(水平1、2、4),研究冒落矸石承压变形特征、侧向压力分布规律及试验前后粒径变化情况。结果表明:随载荷增加,冒落矸石变形逐渐增大,残余碎胀系数和空隙率逐渐减小,加载较恒载阶段尤为明显;恒载初期,轴向应变增长较快,而后逐渐变缓并趋于平稳,若不发生应变突增,时间-应变呈现对数关系;目标载荷相同,加载总时长一致,随加载水平数量增加,恒载阶段产生的总应变显著增加,分别为3.02%、9.07%和17.72%,表明随加载水平数量增加,虽然载荷对冒落矸石输入的总能量减少,但却对冒落矸石的滑移填充和结构调整起到了明显的促进作用;冒落矸石侧压力系数随着载荷增加明显变大;冒落矸石体展现出较强的载荷传递折减效应,自冒落矸石体顶界面垂直向下呈现递减变化;承压变形过程中,粒径为5~10 mm的冒落矸石含量处于动态平衡状态,为稳定粒径。

大粒径破碎岩石承压变形特性

为研究大粒径破碎岩石承压变形特性,研制了大尺寸破碎岩石承压变形试验系统,选取某矿区典型顶板砂岩,考虑垮落区破碎岩石粒径的分布特征和受力状态,进行了正态分布的粒径级配和梯形分级加载试验。试验表明:随轴向载荷增加,破碎岩石轴向变形逐渐增大,残余碎胀系数和空隙率逐渐减小,加载较恒载阶段尤为明显;恒载初期,轴向应变增长较快,而后逐渐变缓并趋于平稳,应变时间历程呈现对数关系;加载阶段,随载荷增大,破碎岩石试样轴向应变差值呈现先减小后增大,恒载阶段,随载荷增大,破碎岩石试样轴向应变差值则呈现先增大后减小;破碎岩石承压后的变形分为瞬时压缩变形和长期压缩变形两个阶段,主要由颗粒位置调整、原始或新生小颗粒滑动填充空隙引起的;破碎砂岩试样以粒径15~20 mm为承压变形过程中的稳定粒径,试验后,粒径<15 mm的含量均有增加,粒径>20 mm的含量则均有减小,为破碎砂岩试样总质量的16.76%。

破碎砂岩承压变形时间相关性试验

破碎岩石的承压变形具有明显的时间效应,文中自行设计了破碎岩石承压变形仪,结合摆锤杠杆式压力机建立破碎岩石的蠕变测试方法,并针对破碎砂岩开展了相关蠕变试验研究,总结得出蠕变变形与轴向载荷、破碎块径等的关系.结果显示,在金属缸筒试验条件下破碎岩石不出现加速蠕变阶段;大载荷破碎岩样的蠕变变形余量较小载荷时小;载荷增加,稳定蠕变前的变形行程随之增加,块径对破碎岩样计入蠕变后的变形量影响逐渐减小,各块径破碎岩样的稳定蠕变曲线逐渐接近.

采空区破碎砂岩承压变形特性试验研究

为研究采空区直接顶垮落后碎石在各种状态下的承载能力,利用破碎岩石变形-渗流试验系统进行了破碎砂岩的压缩变形试验,分析了粒径大小、级配组合、饱水状态、加载方式4种因素变化对破碎砂岩变形特性的影响。研究结果表明:破碎砂岩的应力-应变关系与碎石粒径大小、级配组合、饱水状态及加载方式密切相关;不同粒径组碎石其应力-应变关系均可用指数函数表示,且相同应力作用下大粒径组碎石应变增加较快;随着级配指数n的增加,级配碎石组中大粒径碎石含量增多,试验应力加载终点应变相应增大;被水软化过的同一级配碎石在相同应力作用下其应变增量明显大于干燥状态下碎石应变增量,饱水作用使得破碎砂岩的承载能力降低了近14%;循环加卸载作用下碎石应力-应变关系仍可用指数函数表示,且循环加卸载作用下碎石应变终值约为连续加载碎石应变终值的1.25倍。研究结果可为采空区地表沉降与围岩变形控制提供了理论指导。

钢结构承压变形板体磁法探测正演影响研究

针对传统变形监测存在一定的局限性,且不易探测钢结构微小变形的问题,利用磁场强度与空间位置之间的关系,建立了磁法探测理论在钢结构变形监测中的优化模型,分析对影响磁场强度的主要因素,证明磁法探测可以发现模型的微小变化,且监测精度高;论述不同模型方位、不同的探测距离及挠度与对磁场强度的影响关系。研究结果表明,地磁场的方向、形体与磁场方向的夹角、探测距离与形体的距离等因素影响形体的磁场强度,承压变形板体朝北时,形体获得探测最大挠度,为不规则模型磁场实测提供测量方法依据。

压力试验机承压板变形对强度试验的影响探究

开展承压板承压变形试验的目的在于测试出变形后的承压板,其强度将受到怎样的影响。实验过程则是压力试验机来测试设备的出力值,再根据分析数据与面积关系来明确材料的应用强度,以此明确材料承压板变形与受力面积间的关系。

浅析压力试验机承压板变形对强度试验的影响

强度指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。在工程应用中,对材料强度的检验主要依赖压力试验机等相关设备测量出力值,再通过力值与面积的关系确定材料强度的大小。本文针对材料承压板变形对受力面积的影响进行分析。

燃气冲破式易碎盖冲击载荷与变形预测

采用高精度数值模拟技术对开盖前发射箱内冲击波演化规律、后盖不同开盖时刻前箱盖载荷分布以及不同载荷加载方式下前盖承压变形进行了计算分析。研究结果表明:冲击波以约450 m/s的速度在箱内沿轴向传播,棱台箱盖中心区域压力大于斜面区域。后盖开盖时间距离发动机点火时间越长,燃气到达前盖的压力峰值越大,综合考虑箱内设备的安全与开盖可靠性,在0.95 ms时刻开盖时性能最优。通过对棱台型易碎前盖燃气载荷分布研究,应按照平台区域和斜面区域进行分区域变形预测,相比较平均载荷加载更有利于盖体薄弱部位设计。

高强螺栓连接的数值模拟与分析

运用Ansys有限元分析软件模拟了钢结构中高强螺栓连接构件在拉力作用下的受力性能状况.通过数值模拟对比分析,探讨了高强螺栓连接构件的承载能力、变形性能及应力-应变分布规律,分析了不同摩擦系数对连接承载性能的影响.

低位放顶煤工作面顶板来压和顶煤垮落研究

潞安矿业集团五阳煤矿在西四采区 440 2工作面进行了首次综采低位放顶煤试验并获得成功 ,最高月产达 2 0 .3万 t,工作面回收率平均在 85 %以上。本文在对现场观测资料总结的基础上 ,通过与分层回采工作面顶板活动对比 ,总结了综采低位放顶煤顶板来压特点 ,分析了顶煤垮落过程 ,将顶煤分为承压变形区、裂隙区、压裂区。

某铁矿全尾砂胶结充填体力学性能研究

安徽某铁矿山针对西部矿区-370m以上的矿体,以及前期预留的矿柱拟采用分段空场嗣后充填采矿法进行回采。利用该矿选场产生的全尾砂作为井下充填骨料,不仅可以减少尾矿长期堆存而产生的各种问题,节约筑坝、防灾和防洪等工程建设费用,还能改善尾矿对环境造成的污染,为企业取得一定的社会、经济和环境效益。本文从该矿山全尾砂的物化性能入手,通过对全尾砂的物理性质测试和化学元素分析,充填体的单轴抗压强度测试、抗剪强度测试和承压变形试验,获得了不同充填料浆浓度和砂灰比与全尾砂胶结充填体力学性能的关系,为全尾砂作为矿山充填骨料提供了数据支持及理论依据。

高压水下环境球壳结构应力测试技术研究

为研究球壳试件在水下高压环境下的应力分布及量值,对试件进行理论和数值分析,明确了球壳沟槽处的应力集中位置;设计了一套应变测试方案,利用高压环境模拟试验装置,采用可靠的水密处理工艺,对球壳试件开展了实测研究。研究结果表明,在12.5 MPa极限水压环境下,球壳试件结构强度满足设计指标;结构对称位置应力值相当,纵向和环向沟槽处应力分布均匀;水密处理工艺满足极限水压环境下的使用要求。

刚性承压板法岩体变形试验获取软岩岩体变形参数的工程实例分析

随着我国工程建设规模的不断扩大,越来越多的大中型工程项目建设在软岩场地上,能否准确获取软岩岩体变形参数,关系到建构筑物地基安全及经济。该文以刚形承压板法在软岩场地进行岩体变形试验,按照《工程岩体试验方法标准》(GB/T 50266-2013),针对软岩地基采取逐级一次循环法进行试验,分析了同种岩性不同完整程度、同种岩性不同深度的软岩岩体在1.2倍设计载荷作用下的变形特性。