深部巷道围岩破碎区的应力分布及分区特征

为探究深部高应力巷道的稳定性和分区变形特性,基于摩尔-库伦准则和关联性流动法则,建立了考虑应变软化塑性区的弹塑性力学模型。通过推导围岩破碎区和塑性软化区应力和位移解析解,揭示了不同围岩参数及支护阻力对深部巷道围岩各分区形态的影响规律。结果表明:当围岩强度参数降低时,应力峰值由37.07 MPa降至32.88 MPa,破裂区与塑性软化区破坏范围分别由3.93、4.21 m增加至6.5、8.06 m;当支护阻力增加时,应力峰值由32.76 MPa略微升高至33.35 MPa,破裂区与塑性软化区破坏范围分别由7.05、8.83 m缩小至4.82、5.99 m;当围岩劣化时,破碎区和塑性软化区破坏范围及巷道围岩变形程度越剧烈,而支护阻力增强可在一定范围内有效控制破裂区和塑性软化区破坏范围及围岩变形程度。

隧道穿越断层破碎区注浆加固数值模拟研究

以穿越断层破碎带的某隧道为背景,利用数值分析软件建立隧道围岩稳定性数值计算模型,分析注浆加固范围及注浆时机对隧道围岩注浆加固效果影响,结果表明,当注浆范围大于等于2.5 m时,隧道围岩应力集中程度较低,有利于隧道围岩稳定;当等效塑性应变0.0535≤ep≤0.0662时,隧道围岩最终变形量最小。因此在穿越断层破碎区隧道注浆设计中,建议在隧道边墙变形量达到120~150 mm时对隧道围岩开展注浆,注浆管长度不小于2.5 m,此时断层破碎区隧道围岩注浆加固能达到较好的效果。

综采工作面大倾角过顶板破碎区方案与应用

为有效改善木瓜煤矿10-206综采工作面顶板破碎区域岩层稳定性,根据该工作面地质条件、开采现状及顶板破坏情况,分析了顶板破碎原因,并设计了支护技术方案。该技术方案应用结果表明,工作面日推进度达到2.4 m/d,相比未采取措施前,生产效率提升200%。

采动过程中覆岩破碎区碎胀性走向分布特征

为了探究采动过程中覆岩破碎区碎胀性在走向分布规律,采用UDEC数值模拟及相似模拟手段分析了煤层顶板运移规律及碎胀系数分布特征。结果表明:随着采空区上覆岩层空间结构发展的演化,煤层顶板下沉量由下至上逐层降低,并最终趋于稳定;在工作面推进方向上,碎胀系数不断降低,且呈现出一定的分区特性,随回采呈现动态变化的周期性前移,其在走向上划分为三个区域,即:自然堆积区、载荷影响区、逐渐压实区。最后,确定浆体充填滞后距离为60 m,现场试验邻位注浆充填效果良好。

掘进巷道过断层破碎区支护应用分析

为确保2002巷安全快速过F3断层区,减少围岩破碎现象,拟对断层区围岩支护进行优化,决定采取“管棚注浆+喷射混凝土”作为临时支护,采用“钢筋网+让压锚索+π型钢棚”作为永久支护等联合支护方案。应用该优化方案后,断层区围岩应力显现现象得到明显改善,保障了巷道掘进安全。

潜堤对破碎区至冲泻区水动力特性影响数值分析

破碎区至冲泻区水动力特性分析是研究近岸地区泥沙输运机理和岸滩演变的关键。考虑潜堤修建的影响,对破碎区至冲泻区水动力特性开展研究。运用基于RANS方程的波浪数学模型,选取非线性涡粘性k-ε紊动传输模型,采用高精度PLIC-VOF方法追踪自由面,并用实验数据验证模型精度。计算分析结果表明,潜堤的修建改变了破波点的位置,破碎区至冲泻区内水动力特性随之变化,入射波波高H、波长L、堤顶水深R和堤顶宽度B是主要影响因素。在相同的入射波条件下,B/R增大,破碎区至冲泻区内出现的最大紊动动能值和最大紊动耗散值减小。用量纲一参数Re,Fr和St来描述破碎区至冲泻区水动力特性,随着RL/BH增大,波浪将在离岸较近处发生破碎,Re和Fr增大,St减小。

巷道围岩破碎区吸能防冲性能研究

为了掌握冲击载荷在围岩破碎区传播衰减规律,揭示巷道围岩破碎区的吸能防冲机理,提高巷道支护系统的防冲支护性能。从理论上分析了围岩破碎区形成机理与吸能防冲机理,给出了破碎区半径解析解。为了深入研究破碎区煤岩的吸能防冲性能,采用落球冲击筒内煤岩块实验装置,研究煤岩散体块径及厚度对破碎煤岩散体的吸能缓冲性能影响,实验结果表明:破碎煤岩散体具有良好的吸能缓冲性能,随着煤岩散体块径的增大,煤岩散体的吸能缓冲性能有所提高;随着煤岩散体厚度的增加,煤岩散体的吸能缓冲性能增加,煤岩散体厚度增加到一定程度时,其厚度对吸能缓冲性能影响不再明显。研究破碎区煤岩在冲击载荷作用下的吸能缓冲性能,揭示围岩破碎区的吸能防冲机理,为研究围岩破碎区防治冲击地压以及研发新型吸能防冲支护技术提供依据。

海岸带波浪破碎区污染物运动的实验研究

由于波浪在岸滩上的演化、破碎使得污染物在海岸带的运动规律变得十分复杂。通过实验模拟,研究了缓坡海岸(坡度为1∶100和1∶40)波浪破碎区污染物的运动规律,给出了不同时刻污染物在该区域的运动变化趋势。讨论并分析了在斜向规则入射波、不规则入射波及不同入射波波高作用下污染物在沿岸波浪破碎区域的运动变化方向和相应的运动范围分布规律。给出并分析了近岸波浪破碎区域污染物运动分布规律。

江西南康市地形破碎区土地整理规划设计--以凤岗镇土地整理项目为例

本文在分析地形破碎区土地整理规划设计流程与方法的基础上,借助GIS技术,将地形图中等高线进行栅格化处理,后利用ArcGIS软件对数据进行Natural Neighbor插值处理,建立不规则三角网,同时对高程点文件进行操作,生成三维地形模型,对项目区地形进行模拟,并分别从开发整理适宜性评价、项目规划择优以及项目工程设计三方面进行了实证研究。研究证明,应用GIS技术构建地形破碎区三维地形模型,可为进行该类项目适宜性评价、规划方案择优、工程设计等工程内容提供客观依据,同时可以克服项目设计中传统方法存在的不足。

深井巷道顶板破碎区注浆加固技术

针对朱集煤矿岩石回风大巷顶板围岩变形破坏严重的特点,应用动态分步加固原理对支护方式及时机进行了分析。在实测的基础上,得出了巷道围岩的变形特点与围岩内部裂隙分布特征,针对此类问题采用锚索重点部位加强支护及围岩滞后注浆技术措施对围岩进行加固,该技术的应用在现场取得了良好的支护效果。

巷道围岩破碎区分布特征及其影响因素的数值模拟

基于圆形巷道经典松动圈解析解进一步推导了破碎区范围的分布特征,分析了围岩破碎区与巷道断面、侧压系数、埋深等因素的关系,评价了围岩稳定性。研究结果表明:巷道断面形态对围岩破碎区范围的影响较小;侧压系数<1.0时,巷道的两侧易发生失稳破坏;在侧压系数等于1.0时,巷道围岩破碎区分布最为均匀,巷道处于相对稳定的状态;侧压系数>1.0时,巷道顶底板处则较巷道两侧易发生失稳破坏;围岩破碎区范围随着埋深的增加而增大,在埋深为1 500 m时,巷道围岩达到了极限强度,从而认为巷道开挖存在一个极限埋深。

非静水压力条件下巷道围岩破碎区应力分布特征

煤矿巷道围岩的应力状态与稳定性关系密切,尤其是巷道围岩破碎区的分布范围及应力分布特征的研究,对于确定巷道支护方案,提高巷道围岩稳定性具有重要的理论意义和工程指导价值。以非静水压力条件下圆形巷道围岩破碎区分布范围为研究对象,建立了非静水压力条件下巷道围岩应力状态分析的力学模型,给出了非静水压力条件下圆形巷道围岩破碎区及塑性区的应力与位移的解析解,对比分析了2者随埋深及侧压系数的变化特征。以辽宁大兴煤矿北二采区902工作面运输巷道为工程背景,通过数值分析和理论计算,对比分析了巷道围岩破碎区的应力与位移随埋深及侧压系数的变化特征,评价了围岩稳定性。研究结果表明:在巷道掘进后围岩环向正应力的变化明显比径向正应力剧烈,围岩破坏的主要形式是沿纵向开裂;由于不同区域的围岩变形特征不同,使其黏聚力及内摩擦角等物理力学参数的大小存在差异,从而导致围岩破碎区、塑性区和弹性区边界应力产生不连续现象;在一定埋深范围内巷道围岩破碎区及塑性区范围随埋深的增加而线性增大。当巷道埋深较小时,巷道围岩破碎区较小,巷道处于相对稳定的状态。当埋深较大时,巷道左、右两帮处较顶底板更易发生失稳破坏;塑性区及破碎区半径的比值随埋深及侧压系数的增大而减小,且随着埋深的增大,侧压系数对围岩塑性区及破碎区范围的影响程度逐渐减小,当埋深增大到一定程度时,围岩应力状态趋于静水压力状态;当埋深达到1500 m时,围岩达到了极限平衡状态。

岩石中爆炸破碎区边界参数研究

采用区域划分的方法来描述爆炸作用下岩石介质的变形。以库仑定律作为强度破坏准则,破碎区边界上的弹性介质和它内部的塑性介质的破坏条件分别采用了不同的主应力函数。应用爆炸腔室近区的修正了的速度场关系式,研究了爆炸腔室与各个变形区的发展,并结合松散介质力学着重分析了破碎区边界参数与岩石介质特征参数的变化关系,求解了破碎区域内的径向应力。根据各个变形区边界条件,利用裂缝增长的能量准则,并结合准静力情况获得破碎区尺寸参数的两组近似计算公式,并对计算结果作了比较,与目前的研究相符合。

有机玻璃中条形药包爆炸破碎区发展过程的高速摄影研究

采用高速摄影方法，对有机玻璃中条形装药爆炸破碎区的发展过程进行了研究。结果表明，爆炸后形成的破碎区大致可分为柱部和端部两部分，其发展特征是，由条形装药柱中部向两端过渡的破坏区扩展速度逐渐减慢。

岩体中封闭爆炸破碎区尺寸参数的近似计算方法

为了进一步研究岩石中爆炸近区的变形性状,依据经典的强度破坏准则将岩石中爆炸近区分为破碎区、径向裂缝区和弹性区。应用正确的爆炸近区运动学关系式,研究了岩石中爆炸作用下各个变形区的发展,着重分析了破碎区尺寸参数与岩石介质特性参数的变化关系。利用各个变形区及与爆炸腔室之间的边界条件和裂缝增长的能量准则,获得破碎区尺寸参数的近似计算方法。结果表明,爆炸腔半径与破碎区半径在较短的时间内单调增至最大值,而后保持不变。为岩石中爆炸问题的相关研究打下基础。

岩体中爆炸破碎区半径计算方法讨论

岩体中爆炸破碎区半径是地下爆炸的重要参数之一。破碎区半径的常用计算方法有经验公式法、声学近似法和修正声学近似法等方法,这些方法计算结果的合理性有必要予以分析。选取辉长岩和大理岩2种岩体的典型参数值,用基于上述方法的4种计算公式,计算了集团装药耦合爆炸岩体的破碎区半径,但4种公式的计算结果存在较大差异。分析表明,基于声学近似法并采用波阻抗计算应力波衰减指数的计算公式,参数取值容易,计算结果合理,适合于实际工程应用。

冲击破岩时破碎区扩展规律数值模拟

针对动载定侵深破岩条件建立计算模型，应用动力有限元法，对楔形钎刃冲击破岩时破碎区扩展过程进行了研究．模拟结果表明：破碎区是随冲击载荷的增大自刃尖下方沿刃面方向向自由面扩展而形成的，且破碎角２θ≈１１６°．这结果与实验结果基本吻合，证明用数值模拟方法研究冲击破岩问题是可行的．

岩石中侵彻与爆炸作用的破碎区速度场

为了解决空腔膨胀理论在研究介质中侵彻与爆炸破碎区过程存在的问题及分析其产生的原因,从破碎区应力与变形状态的实际出发,运用动量与质量守恒关系,推导出介质破碎区运动学的关系式,在此关系式基础上,给出侵彻、贯穿比例换算关系和爆炸破碎区的几何相似关系等简单实用结果。

近岸波浪破碎区污染物运动的数值模拟

波浪斜向近岸传播中由波浪破碎作用所引起的近岸波流体系是近岸非常重要的环境水动力因素,对该区域污染物的运动分布起着重要的影响作用。结合近岸波浪传播的抛物型缓坡方程、近岸波流场数学模型及污染物在近岸波流作用下运动的数学模型,对近岸斜向入射波浪破碎所产生的沿岸波流场中污染物的分布运动过程进行了数值模拟,并结合实验结果对数值模拟结果进行了分析验证。

爆炸破碎区域划分的模糊数学方法

本文以最大径向应力,最大剪应力和最大切向应力为主要的破碎准则,利用二元分配法分析了诸破碎准则间权的分配,采用正态函数、降正态函数和升正态函数为各个破碎准则的录属函数,由此提出了爆炸破碎的过粉碎区,初始裂缝区和纯粹拉断区划分的综合评价方法。实例证明,对于大药量或小药量爆炸,以上方法均可成立。