基于弹性薄板理论的采场顶板破断特征分析

针对煤层开采过程中采场覆岩形成的特定空间结构和变形破断形态,运用弹性薄板小挠度理论构建四边固支、两边固支两边简支和四边简支3种支承边界条件下的顶板力学模型,通过理论计算得出了基本顶断裂前后的挠度、弯矩和应力解析表达式,并从理论层面分析了顶板破断的内在机理与显现特征,揭示了采场顶板横"O-X"破断的力学本质。采用三维数值模拟软件FLAC3D系统分析了顶板应力场的演化特征和分布规律,模拟结果与理论分析较为吻合。

基于薄板理论的空区顶板稳定性分析

考虑作用于顶板上的均布载荷及作用于顶板上方中心处的集中载荷情况下,基于四边固支矩形薄板的纳维叶解法,分别导出了均布载荷与集中载荷作用下矩形顶板的挠度方程与应力表达式.分析得到四边固支矩形板在均布载荷和集中载荷作用下的高应力主要出现在板的中心以及长边的中点处,影响应力的因素主要包括厚度、载荷大小、板的尺寸以及泊松比.依据第一强度理论建立均布载荷和集中载荷共同作用下的顶板安全性控制方程,并求解得到其安全临界顶板厚度,并通过工程实例验证了该控制方程的正确性.

基于薄板理论的碳酸盐岩地层压力检测方法探讨

现有碳酸盐岩地层压力检测方法均存在不足,因此,为保证Y油田F地层碳酸盐岩地层的钻井安全,开展了碳酸盐岩地层压力的检测方法研究。基于薄板理论,考虑体积弹性模量的影响,结合碳酸盐岩特征,建立了构造挤压条件下的地层压力地质力学识别模型;通过分析F地层碳酸盐岩的地质构造、异常高压及测井响应特征分布规律,结合排除法研究了异常高压的成因机制;形成的碳酸盐岩地层压力检测方法在Y油田F层进行了实例应用。F层小断层发育,纵波速度在5 500m/s左右;FU层和FL层的地层压力系数分别约为1.45和1.30;FU层岩石骨架变形量大于FL层,构造挤压是异常高压产生的主要成因机制。应用结果表明,该模型检测值与SFT实测值间的相对误差小于10%;地层压力随构造变形曲率、地层压力系数、弹性模量的增大而增大,随泊松比的增大而减小,且呈线性关系。研究认为,基于薄板理论的碳酸盐岩地层压力检测方法,能够比较准确地检测由构造挤压作用下的碳酸盐岩地层压力。

基于薄板理论的工作面底板隔水层稳定性研究

为了研究底板隔水层稳定性,基于薄板理论,结合某矿9103工作面采矿及地质条件,利用底板"下三带"理论和在分析研究工作面支承压力分布规律的基础上,将底板隔水层简化为四边固支受线性载荷作用下的矩形薄板,建立隔水层力学模型,分析隔水层最大挠曲位置、最大主应力方向和突水机理力学判据。研究表明:隔水层最大挠曲位置位于工作面倾斜方向的中心和距工作面煤壁初次来压步距5/12倍的交点处;隔水层中最大主应力方向与水平主应力方向一致;隔水层所能承受的极限水压与隔水层厚度成抛物线关系,薄板理论应用于隔水层稳定性分析中是可行、合理的,能为带压开采提供理论依据。

基于弹性薄板理论的煤矿采空区地表沉陷预测

采煤沉陷已成为煤矿区危害范围最广、影响程度最大、延续时间最长的一种工程地质灾害,在对赵各庄煤矿矿山地质环境调查的基础上,分析采空沉陷区地质灾害发育及成因特征,基于弹性薄板理论的规划开采区域采空区地表沉陷预计,可初步预计采空区地表沉陷特征并对其引发地质灾害进行预测。

薄煤层坚硬顶板的薄板理论分析及来压预报

在用薄板理论分析白腊坪煤矿K1 3煤层顶板的应力分布规律的基础上 ,根据最大拉应力强度理论建立顶板初次及周期来压步距的计算式 ,利用该计算式在现场实施顶板来压预报结果表明 ,用薄板理论研究薄煤层坚硬顶板的应力分布规律是合理的。

薄板理论在人造硬壳层应力计算中的适用性

采用Winkler小挠度薄板理论对竖向荷载作用下较薄硬壳层弹性阶段的应力分布特性进行研究。建立两端简支、另两端自由的弹性薄板模型,用Matlab语言将Winkler弹性薄板理论程序化,计算出薄板模型中各点的应力值,并用Mat-lab拟合应力曲线。通过数值模拟和小挠度薄板理论计算结果的对比,验证了Winkler薄板理论法在弹性地基硬壳层应力计算中的合理性,得出软土地基的应力分布规律。薄板横断面内,Winkler小挠度薄板理论计算结果与数值模拟结果一致,但小挠度薄板理论法在计算过程中不收敛,故该理论在薄板应力的计算中有一定的局限性。

基于测井曲线及弹性薄板理论的应力场模拟

针对长庆油田延长组低孔低渗砂岩以裂缝型储层发育为主的特点,开展了区域应力场模拟研究,用于预测延长组的裂缝发育情况,指导后续勘探开发井的部署。由于研究区无地震资料,因此基于地震的传统裂缝检测方法无法适用。本次研究主要采用了基于以弹性薄板理论为基础的应力场模拟技术,充分利用常规测井曲线携带的速度及密度信息,克服了无地震资料的技术瓶颈,结合野外露头及岩芯测量结果,认为研究成果较为可靠,取得了较好的效果。目前已钻高产井均位于本次预测的强应力发育区,因此应力场模拟结果可以作为下一步生产井位部署的主要依据,此种技术方法也可以推广到长庆油田其他区块。

薄煤层坚硬顶板的薄板理论分析及来压预报

在用薄板理论分析白腊坪煤矿 K1 3 煤层顶板的应力分布规律的基础上 ,根据最大拉应力强度理论建立顶板初次及周期来压步距的计算式 ,利用该计算式在现场实施顶板来压预报结果表明 。

基于薄板理论的偏航轴承接触载荷分析

文章基于薄板理论与赫兹接触理论,提出了一种考虑轴承套圈轴向柔性变形的偏航轴承接触载荷计算方法,该计算方法的计算结果与有限元仿真结果较为接近。利用该方法分析了轴承套圈厚度及螺栓分布圆直径对偏航轴承的接触载荷的影响。研究成果为偏航轴承的结构优化设计提供了理论依据。

基于弹性薄板理论的巷道层状顶板破坏的能量法分析

基于弹性薄板理论,利用能量方法对巷道层状顶板的破坏进行分析,阐述了层状顶板巷道围岩的变形破坏特征,得出顶板下沉的位移解析解,并进而确定了顶板岩层破坏的临界荷载。结果表明,用薄板理论研究层状顶板的下沉及应力分布规律是合理的。

基于薄板理论的煤层顶板运移规律研究

通过在顶板变形规律与受力特征的研究中引入弹性力学薄板理论,依据各阶段受力特征的不同,建立并完成了4种力学模型的求解。运用薄板理论的平衡微分方程求解问题转化为关于节点挠度的矩阵计算问题,然后运用Matlab软件求解差分法建立的矩阵,最后,运用编写的Visual Basic计算程序实现内力的求解。依据计算结果,预测了各种模型下薄板破断位置与破断特征。

薄板理论在采场假顶稳定性分析中的应用研究

应用岩石力学薄板理论 ,结合现场实测 ,研究了武山铜矿下向分层进路式充填采矿法采场暴露后的假顶下沉规律及其稳定性影响因素 ,得出了维护采场假顶稳定的有益结论 。

基于薄板理论的混凝土桥梁近场抗爆方法研究

以近场爆炸条件下的混凝土桥梁为研究对象,结合现有公路桥梁多采用梁板式混凝土,其桥面板具有高宽比和高跨比都比较小的特点,将桥面板做整体薄板考虑,基于动力薄板理论提出具体的动态控制方程,开展爆炸荷载作用下混凝土梁板式桥梁动力特性研究,并通过理论分析结果与实测数据的对比分析,验证了基于薄板理论开展常规梁板式混凝土桥梁抗爆性能研究的有效性与可行性.同时提出合理控制比例距离是实现桥梁结构抗爆设计的有效途径.

基于薄板理论的孤岛工作面基本顶变形规律及破断距研究

为研究三面环空孤岛工作面基本顶的变形及破断规律,以河南某煤矿MZ201工作面为研究背景,通过弹性薄板小挠度弯曲理论,构建了基本顶破断力学模型,分析了工作面基本顶的破断力学特征,得到了基本顶初次来压和周期来压步距。研究结果表明:初次来压时,基本顶岩层变形较小,顶板下沉量最大点位于采空区中后部,变形量为360 mm;周期来压时基本顶岩层变形较大,顶板下沉量最大点位于基本顶中心,变形量为807 mm;初次破断时,岩层最先从两长边中部发生拉伸破坏;周期破断时,基本顶从下表面中心位置开始破断,后沿倾向方向不断发展,在短边近端处分叉,形成“X”型破断;基于拉应力破断准则计算得到基本顶初次破断距和周期破断距分别为49.3 m和27.9 m。

基于弹性薄板理论的下穿铁路框架涵顶板受力分析

为了对下穿铁路路基的框架涵顶板的受力进行分析,以南昌某国道框架涵下穿铁路路基为背景工程,引入Kirchhoff弹性薄板理论计算,将挠度表达式设为双三角级数的形式,采用通解加特解两部分探讨承受了上覆土荷载以及列车荷载时箱涵顶板的受力特征,表达式中通解的的积分常数根据矩形薄板的边界条件来确定。理论计算采用WolframMathematica计算软件,将计算所得到的解析解与ABAQUS有限元计算结果进行对比,对比结果表明二者吻合度较好,说明基于弹性薄板理论的解析解能够较好地满足工程计算需要,该方法可用于研究实际下穿工程中框架涵顶板的受力情况,具有很好的工程实用价值。

基于弹性薄板理论的充填挡墙厚度新模型

为了准确计算充填挡墙的厚度,选取一次充填高度和充填挡墙混凝土抗拉强度作为影响因素,基于弹性薄板理论,建立钢混充填挡墙厚度力学模型,推导一次充填高度、混凝土抗拉强度与充填挡墙厚度的关系式。以金川二矿区为工程分析实例,采用控制变量法(CVM)研究一次充填高度和混凝土抗拉强度与充填挡墙厚度的变化规律。研究结果表明:在充填挡墙尺寸和充填料浆物理力学参数一定的前提下,当一次充填高度不变时,充填挡墙的厚度随着混凝土抗拉强度的增大逐渐减小,呈1/2幂次关系;当混凝土抗拉强度不变时,充填挡墙的厚度随着一次充填高度的增加逐渐增大,呈1/2幂次关系。通过与已有充填挡墙厚度理论方法和结果比较,验证了新模型的正确性和合理性。

基于薄板理论的梳齿板异物保护装置有限元分析及试验验证

针对自动扶梯前后型梳齿板异物保护装置内应力分布很难分析的问题,采用薄板理论,建立内应力弯曲方程。为了得到可视化及高精度的计算结果,使用有限元软件进行建模并分析,得到在多种施加载荷的方式下分析前后移动型梳齿板异物保护装置结构的应力图以及最大应力集中点,即为保护装置的薄弱部位。最后采用静态应变仪对保护装置进行现场应力测试,将试验结果和仿真值进行比较,对有限元分析结果进行了验证。从而为改进保护装置设计,提高工作稳定性提供了理论依据。

白腊坪煤矿K_(13)薄煤层坚硬顶板的薄板理论分析及其来压预报

白腊坪煤矿K_(13)缓倾斜薄煤层系三迭系煤层,平均厚度为1.0米,其上直接赋存一层8.0米厚的坚硬顶板。本文用薄板理论研究其顶板的应力分布规律,并且用最大拉应力强度理论推导出顶板初次及周期来压步距的理论计算式。应用该理论计算式对现场实施来压预报获得了成功。实践证明,用薄板理论研究薄煤层坚硬顶板的应力分布是合理的,对于生产现场具有十分重要的意义。

基于薄板理论的箱型伸缩臂起重机许用载荷分析

利用薄板理论对起重机伸缩臂的局部接触区域盖板的挠曲情况和应力分布进行分析,运用解析的方法确定了与滑块接触的基本臂局部盖板和第二节臂局部盖板产生最大应力的位置,这不同于传统的梁模型只能求得梁横截面的应力而不能对接触区域的应力状态进行分析。并且使用第四强度准则对最大应力位置的Mises应力进行分析,进一步通过不等式关系确定了起重机伸缩臂起吊的许用载荷。最后通过数值算例验证了文中方法的可行性。