煤矿充填开采下顶板沉降研究

充填采矿可以有效控制岩层移动、抑制地表沉陷、减轻地质灾害,并且能够处理或利用一定的固体废弃物,有效改善矿山上覆岩层的力学环境,减轻顶板压力。以平凉某煤矿为工程背景,研究煤矿充填开采条件下坚硬顶板沉降变形情况,构建了顶板力学模型,对于初期来压采用四边固支的边界条件,利用变分法中伽辽金变形方程求选用不同挠度表达式的解;另对周期来压选用三边固支一边自由的边界条件,采用变分法中里兹变形方程进行求解,得出充填后顶板挠度显著减小,初期来压时减小38.74%,周期来压时减小66.84%。并得到充填开采顶板沉降变形规律,随着充填体弹性模量k值增大,顶板下沉位移显著减小。

矩形巷道顶板围岩塑性区分析与支护设计

煤矿采掘大量采用矩形巷道,传统巷道支护设计一般依据圆形巷道塑性区范围确定,而对于矩形巷道塑性区的确定普遍采用数值模拟的方法。为确定矩形巷道顶板围岩塑性区范围,建立巷道顶板梁模型并考虑围岩抗拉压强度不等的特点,对模型进行弹塑性分析,得出巷道顶板最大塑性区高度理论计算式,并据此提出锚杆支护设计方法。为验证理论计算式的适用性,对柠条塔煤矿S1231掘进工作面胶运顺槽巷道顶板围岩最大塑性区高度进行现场监测。研究结果表明,依据理论计算出的巷道顶板围岩最大塑性区高度与现场监测结果基本一致;同时,对柠条塔煤矿S1231掘进工作面胶运顺槽巷道顶板围岩进行支护设计,并对顶板围岩的稳定性进行评价,进一步验证了理论的合理性。

方形群管施工关键顶推步序对地层变形影响的研究

以南京市建宁西路过江通道江南连接线-主线隧道东延工程下穿城墙仪凤门段的管幕结构法方形群管顶进施工为背景,选取施工断面关键节点,采用FLAC 3D数值分析软件,针对方形顶管不同顶推顺序引起的地表沉降规律进行分析。研究结果表明:水平方向上,跳作施工相较于顺序施工引起的地层沉降更小,但沉降数据差别较小,因此在不考虑地层变形而考虑施工便捷性的情况下,推荐顺序施工;竖直方向上,由上向下的施工顺序相较于由下向上的施工顺序产生的地表沉降更小,因此在不考虑顶进设备安装的情况下,推荐由上向下的施工顺序;L形与T形排布位置处的顶管施工中,水平方向上的施工顺序对最终沉降情况影响较小,竖直方向上采用由上向下的施工顺序产生的地层沉降更小。研究成果可为类似顶管工程提供参考。

南京某国家级重点实验室结构方案设计

文章以南京无线谷紫金山实验室为背景介绍其结构方案设计。紫金山实验室是国家级重点实验室,由于其特殊的建筑功能需求,存在着各种大空间暗室,在结构上表现为多层通高、高位转换等。经过各种结构方案设计研究比较,最终采用受力合理的屋顶吊挂桁架的方案,通过矩形钢管混凝土柱和屋面钢梁刚接的方案来减少计算长细比,从而解决柱子长细比超限问题,同时通过合理布置斜撑来调整整体方案的平面不规则情况。最后采用了钢结构框架-部分支撑-屋顶吊挂桁架的结构体系。

碳纤维矩形双层索网屋盖体系非线性自振研究

建立了碳纤维矩形双层索网屋盖体系的几何非线自振方程,求得了碳纤维矩形双层索网屋盖体系非线性自振的近似解及双层索网层间接触力的近似解.在把碳纤维矩形双层索网屋盖体系与钢丝矩形双层索网屋盖体系比较的基础上,讨论分析了温度、振幅、索网垂度等因素对矩形双层索网屋盖体系非线性自振及索网层间接触力的影响.经讨论分析可知,温度升高、索网垂度减小会使矩形双层索网非线性自振频率及层间接触力减小,振幅增大会使矩形双层索网非线性自振频率及层间接触力增大,碳纤维矩形双层索网非线性自振及层间接触力受温度的影响不大,钢丝矩形双层索网非线性自振及层间接触力却对温度的变化很敏感.

中浅埋深矩形巷道顶板围岩弹塑性变形

为了分析矩形巷道顶板围岩变形,采用理论推导、数值模拟以及现场监测三者相结合的方法,通过建立矩形巷道顶板梁模型,对该模型进行弹塑性分析,得到巷道顶板围岩表面以及跨中部位沿深度方向不同位置处的下沉量。同时,通过FLAC3D模拟得出在不同埋深(200~700 m)时巷道顶板的下沉量,并将模拟结果与理论计算值以及柠条塔煤矿s12001运输巷道顶板变形监测结果对比,从而对理论计算结果的可靠性进行验证。研究结果表明:在中浅埋深(≤500 m)时,理论计算的下沉位移值与数值模拟和现场监测结果接近,研究结果给出了中浅埋深时矩形巷道顶板下沉变形的理论计算式,可为矩形巷道锚杆支护设计提供理论依据。

高水平应力下矩形巷道顶板形状优化

巷道顶板形状会对围岩的应力分布状态产生重要影响,进而影响围岩稳定性。目前顶板拱形主要采用半圆拱、三心拱,但半圆拱和三心拱在高水平应力的情况下存在顶板变形不均匀、顶板岩体内应力集中等问题,因此在高水平应力的情况下需要对顶板形状进一步优化。根据极限平衡拱理论、等效支护断面原理提出椭圆弧形巷道顶板,采用数值仿真的方法验证椭圆弧形顶板的可行性,发现在高水平应力的情况下,椭圆弧形顶板相对于半圆拱和三心拱不仅让顶板变形、顶板岩体内应力分布更均匀,还能降低巷道两帮的应力,更有助于巷道的稳定。

矩形断面巷道冲击地压机理研究

基于顶板剪切梁模型研究矩形巷道冲击地压发生问题,得到矩形断面巷道发生冲击地压的临界塑性软化区深度和临界载荷,分析巷道宽度、巷道高度或煤层厚度、顶板厚度等几何因素,以及煤层与顶板刚度比、煤的模量比、煤的强度参数、侧压力系数和水平应力分布指数等煤岩力学性质因素对临界条件的影响规律。结果表明：巷道顶板岩层以剪切变形破坏为主,当临界塑性区深度与临界载荷较小时,易于发生冲击地压,其发生频度较高,强度较小,破坏性较小;反之,冲击地压不易发生,其发生频度较低,一旦发生其强度会较大,破坏性较大。临界塑性区深度与巷道宽高比、初始黏聚力的大小无关,随顶板厚度、刚度比、模量比、水平应力分布指数的增加而增大,随煤层塑性软化刚度、内摩擦角、侧压力系数的增加而减小。临界载荷随巷道宽高比、煤层塑性软化刚度、水平应力分布指数的增加而降低,随顶板厚度、刚度比、模量比、初始黏聚力、内摩擦角、侧压力系数的增加而增大。

某矩形大断面地下通道超浅埋暗挖工程设计与施工

文章以通过下穿繁忙道路下的2个矩形大断面超浅埋暗挖工程为例,介绍采用锁扣管棚预加固、全断面注浆、型钢拱架支护、分大断面为小断面错位开挖等一系列超浅埋暗挖法设计与施工技术。表明在城市不宜明挖的条件下,采用超浅埋暗挖矩形大断面地下通道有较大的技术优势,并提出:1)采用锁扣管棚是本工程成功的关键,设计时应充分考虑各种工况,设计计算可采用弹性支点法,在入口1H(H为洞高)范围内,管棚内力及支反力变化较大,应仔细考虑,而其后为一般开挖段,内力及支反力均趋于稳定;2)施工前对地下管线进行详细探查尤为重要;3)长距离锁扣管棚施工难度较大,钻进工艺由原来钢管全程双线约束,改为一线一点约束,管棚施工可以顺利进行。

基于结构信息的城市建筑物测量方法

提高城市建筑物测量过程的自动化程度是目前航空摄影测量研究的主要问题之一 .文中提出了一种基于结构信息的城市建筑物测量方法 .首先根据城市建筑物的结构信息 ,用几个相互独立的参数来描述建筑物的理想模型 ,并定义能推导出模型参数的图像变量 ,然后组合利用左右图像中各种信息获得图像变量的初始值 ,最后在一定准则下寻求城市建筑物的最佳测量位置 .该文以平顶矩形建筑物为例详细讨论了它的一种实现算法 .实验结果表明 ,这种方法与传统方法相比较 ,有较高的自动化程度 ,且测量精度能满足现有航空摄影测量的要求 ,有较大的发展和应用潜力 .

矩形巷道冲击地压影响因素研究

为研究矩形断面巷道冲击地压问题,采用顶板剪切梁模型,考虑煤层损伤软化特性,根据冲击地压响应失稳理论,对矩形断面巷道发生冲击地压的临界载荷和影响因素进行了研究。结果表明:通过分析巷道两帮煤层塑性区宽度和上覆岩层载荷之间关系,得到巷道发生冲击地压的临界载荷;临界载荷与矩形断面巷道宽高比呈良好负相关关系,但随顶板厚度增大而增大,表明在一定范围内,矩形断面巷道宽高比越小,顶板越厚,越不易发生冲击地压;临界载荷随煤层与顶板的刚度比增大而减小,随煤模量比增大而增大;考虑开挖空间效应影响,提出了适用于矩形断面巷道的位移释放系数数学模型,解释了在煤矿现场,巷道冲击地压不是发生在掘进面附近,而是滞后一定距离的现象。

钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合振动

针对微幅振动的理想液体,根据钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合振动模型和数理方程理论,推导了结构内液体的速度势函数.通过能量原理推导了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合振动频率的计算公式.为方便工程应用,给出了带有弹性顶盖的钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合振动基本频率的计算公式.结合数值算例,讨论了混凝土弹性模量、液体密度、顶盖的相对厚度、液体高度、长宽比对钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合振动基本频率的影响.

周边简支长方形双向折板屋盖的内力

本文借助广义函数——符号函数和斜坐标,建立长方形双向折板的曲面方程,然后应用弹性薄壳理论和变分法,求得四边简支长方形双向折板屋盖的挠度和内力。

矩形钢管屋架的试验研究

本文阐述了24m矩形管钢屋架的足尺试验,研究了矩形管钢屋架的承载性能,分析了该屋架的薄弱环节和节点次应力的影响,并为设计计算提出了建议。

矩形钢管桁架屋面抽柱门式刚架设计方法研究

以某工厂化鳄鱼养殖舍建设项目为例,按照不同支撑排布方案,建立方管桁架屋面抽柱门式刚架模型。通过加载分析说明,在大量抽柱情况下,在抽柱位置布置纵向托架的同时,宜布置屋面横向、纵向水平支撑以提升结构的整体性能。同时通过分析采用弹性支座法模拟纵向托架对横向屋架支承作用的可行性,对比采用二维简化计算与三维空间模型计算的结果,说明弹性支座法和虚柱法都可以很好地模拟纵向托架对抽柱榀刚架的支承作用,且弹性支座法要优于虚柱法。

全断面注浆管棚矩形冻结加固技术与实测分析

依托南京地铁10号线梦都大街站一号出入口及风道加固工程,经方案比选并针对本工程的水文地质情况及上部横穿敏感结构的特殊条件,提出一种新工法——全断面注浆+顶部管棚+矩形水平冻结加固。通过实测加固土体温度、地表及管线位移,获得了加固土体的温度场分布及地表位移规律。结果表明:矩形侧向冻结壁向内、外发展速度的比值约为1.54;在相同冻结能量和冻结时间内,在粉土夹粉砂层和淤泥质粉质黏土夹粉砂层中冻结壁发展速度的比值约为1.72;冻结孔施工阶段暗挖通道两侧地表沉降量较大,而冻结阶段上方土体受冻胀影响最大;开挖阶段,距开挖面中轴线距离越近,地表沉降量越大,而融沉阶段却相反;地表及管线位移的监测结果表明该工法安全可靠。

长方体建筑物屋顶典型位置湍流特性研究

针对长方体建筑物屋顶6个典型位置开展流场数值仿真,获得了不同尺寸建筑物屋顶各典型位置高度2 m处的湍动能随建筑物长度、高度的变化规律。对于建筑物迎风面拐角点,低建筑物湍动能随建筑物高度变化的敏感性比高建筑物显著;随建筑物长度增加,迎风面边界中心点的湍动能峰值向建筑物高度降低的方向移动,且湍动能峰值随着建筑物长度的增加逐渐升高。除了工程上通常关注的典型点外,还获得了建筑物屋顶其他4个特征位置处的湍动能随建筑物尺寸大小的变化规律。该研究对建筑用风力机微观选址及安装技术参数确定具有一定的理论和实用价值。

矩形巷道顶板锚索布置参数优化研究与实践

为了定量优化研究矩形巷道顶板锚索的布置参数,在采用板岩层自然垮落平衡拱理论分析矩形巷道顶板锚索布置密度的基础上,建立顶板岩梁力学模型,通过理论分析与数值计算相结合的研究方法,验证矩形巷道顶板锚索最优布置参数的合理性。研究结果表明:使用普通圆柱形锁具时,锚索应垂直顶板安装;当巷道同一断面布置n根顶板锚索时,布置在巷道顶板有效跨度的n+1等分点位置最优;当顶板锚索的纵向排距与横向间距相等时,整个巷道顶板岩层面的受力最佳。矩形巷道同一断面按照三等分点位置布置2根、排距与间距相等、使用普通圆柱形锁具垂直顶板布置的锚索,受掘进及采动影响后,锚索平均受力为其破断载荷的79.1%,顶板下沉率仅为9.9%,支护效果达到了回采巷道对于围岩控制的要求。

充填体下阶段水平矿柱回采顶板安全厚度及进路充填采矿法

为了安全回采松散矿碴及低强度充填体压覆下的阶段水平矿柱,采用古典杨森散体压力理论及矩形等厚薄板力学模型分析了留设顶板受载情况及安全厚度,并通过工程实例进行了验证。结果表明,当上中段破碎底部结构不予回采,下中段顶柱留设安全厚度时,可通过进路式充填采矿法实现水平矿柱的安全开采;其中,下中段顶柱高5 m,采高3.5 m,顶板安全厚度1.5 m,矿石回收率68%,贫化率3%,取得了较好的安全与经济效益平衡。

软土地区大断面矩形顶管浅覆土下穿高速变形控制分析研究

以上海市陆翔路—祁连山路贯通工程大断面矩形顶管下穿S20外环高速为背景,探讨了控制顶管浅覆土下穿高速变形的加固措施。介绍了钢管幕加固在本工程中的设计与工程实施情况,并采用三维数值仿真分析了下穿S20外环高速施工引起的变形情况,预测变形规律及结果与监测断面数据吻合性较好。工程的实施论证了采用钢管幕加固控制大断面顶管浅覆土下穿高速的可行性,可为今后软土地区类似顶管下穿高速工程提供借鉴。