Analysis on stability of pillar and stiff roof system in the gob area

Based on the open stope method,the stability of the gob area was decided bypillars and stiff roof.Therefore,it was dispensable to leave pillars with long-term strengthand enough size to support the stiff roof during mining activities.Based on the miningconditions of Baixiang wollastonite mine in Changxing County of Zhejiang,while consideringpillars with different shape,irregular size,and distribution,the load imposed on the pillarswas analyzed,and the safety coefficient was calculated in order to determine theirsupport status.The strength of stiff roof was calculated by means of analytical solution-theory of rectangle thin plate rested on elastic foundation.The system stability ofpillar and stiff roof was analyzed according to the proportion of the total cross section areaof pillars to the stiff roof area above the mined area.

十堰某体育馆106m跨内凹弦支穹顶结构设计关键问题研究

十堰某体育馆主体结构采用框架-剪力墙结构体系,上部106m大跨内凹形屋盖采用弦支穹顶结构体系。为了满足建筑简洁性及结构合理性需求,对屋盖进行了四角锥网架、弦支穹顶及网架-弦支穹顶组合的不同结构形式对比,最终选用结构轻巧、经济性好的弦支穹顶结构体系。结合弦支穹顶结构自身的受力特点以及其对下部结构的不利影响,对弦支穹顶结构上下弦布置、扭转刚度、支座约束条件、撑杆高度等进行了优化。对弦支穹顶断索情况下的响应、不同工况下的支座位移以及拉索低应力状态下的刚度退化进行了验算。结果表明,优化后的屋盖结构满足结构安全、适用性的要求,同时也有较高的冗余度。

管幕和横梁作用下大断面开挖变形响应研究

基于管幕与横梁作用下大断面开挖相似模型试验,研究开挖引起的管幕变形和地表沉降变化规律.为充分研究参数变化对管幕变形和地表沉降的影响,运用有限元软件建立三维数值模型,以此模型为依据,分析管幕抗弯刚度和横梁抗弯刚度对管幕变形和地表沉降的影响,并根据模糊数学理论对最优刚度匹配进行研究.研究结果表明:管幕结构整体变形类似于“板”,且关于中间管幕对称,管幕跨中断面地表沉降呈“凹槽”型,符合Peck曲线分布;管幕变形和地表沉降均与横梁刚度和管幕刚度呈指数函数关系,且对横梁刚度变化更为敏感;管幕刚度与横梁刚度分别为0.5D和2K时,可以兼顾安全性与经济性.

报告厅钢网架屋盖混合结构受力性能分析

某报告厅采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构+钢网架屋盖的结构形式。为准确对该混合结构进行分析,采用3D3S软件对上部钢网架进行计算,并导入YJK-A软件对下部钢筋混凝土结构进行设计。为保证设计的可靠性,采用MIDASGEN软件建立下部主体结构+钢网架整体模型进行补充分析,对下部结构和网架的各项指标分别进行对比。结果表明整体模型与独立模型计算结果接近,支座刚度推导及简化方法合理,设计结果可靠。

南昌汉代海昏侯国遗址展示服务中心结构设计

在南昌汉代海昏侯国遗址展示服务中心项目的结构设计中,结合建筑造型,采用了一种新型的编织环状结构体系,实现了环带大跨越的同时创造了环状体内完整的无柱空间。首先对其结构体系、传力方式、变形及内力分布进行了分析研究;随后对结构设计中的一些关键问题如楼板平面内刚度、屋面支撑的布置形式及结构施工和卸载过程进行了分析研究;最后介绍了结构施工及卸载阶段的应力和变形的监测结果。研究结果表明,该结构体系的受力机理与建筑造型结合较好,楼面的组合楼板及屋面的支撑是结构体系的关键组成部分,需要对其受力性能进行重点研究并采取相应的加强措施,制定合理的施工安装顺序和卸载方案对于结构体系的构建也起到十分重要的作用。

部分充填开采工作面覆岩移动规律研究

为研究部分充填采煤技术覆岩移动规律,采用弹性地基梁理论建立顶板挠度微分方程,明确充填体弹性地基系数及直接顶弹性模量与顶板下沉的关系,并建立Phase2D有限元数值模型,研究部分充填条件下充填体刚度和充填步距对覆岩稳定性的影响规律。结果表明:充填区直接顶最终下沉量随充填体弹性地基系数增大而减小;随着顶板弹性模量增大,工作面范围内直接顶下沉量逐渐减小,而充填区直接顶下沉量变化不大;随着充填体刚度和充填步距增大,工作面前方塑性区、工作区域直接顶下沉量、工作面上方覆岩垂直位移都随之减小,且在充填步距对覆岩稳定性的影响因素中,高宽比相对于及时支护更为显著。

巷道快速掘进中两帮刚度对顶板变形影响规律研究

围绕巷道快速掘进过程中两帮刚度对顶板变形影响,以高家庄煤矿东翼回风大巷为研究对象,采用数值模拟方法分析研究了顶板变形特征随大巷两帮支护刚度增加时的变化特征。发现在巷道快速掘进时,增加两帮刚度可有效减小顶板下沉量;同时,两帮刚度增加会使高应力集中区域向掘进巷道后部迁移。该研究成果可为巷道快速掘进中围岩支护参数的选取提供一定依据。

大型机场航站楼钢结构屋盖提升架与吊点模拟分析

采用MIDAS Gen对屋盖提升架与吊点进行模拟,重点探讨考虑荷载组合值下幕墙柱顶提升架、原结构提升架设计及验算是否满足施工规定的要求,包括提升架位移变形、应力比、屈曲稳定性,然后利用ABAQUS对提升上吊点、下吊点进行有限元分析,上吊点为若干提升梁,下吊点为焊接球、连接杆件与下吊具。模拟结果表明:幕墙柱顶提升架最大水平变形为11.57mm、最大竖向位移为7.79mm,杆件最大应力比为0.80,提升架在接近14倍设计荷载作用时整体发生失稳,满足规范要求的位移变形、承载力、设计稳定性,无需再对提升架高度进行变形补偿。原结构提升架最大水平变形为22.21mm、最大竖向位移为23.43mm,杆件最大应力比为0.75,提升架在接近26倍设计荷载作用时整体发生失稳,满足规范要求的位移变形、承载力、设计稳定性,无需再对提升架高度进行变形补偿。上吊点提升梁在1倍设计荷载作用下,提升梁支管最大组合位移为0.624mm,除提升梁Mises应力处少量应力集中区域外,其他均<295MPa,表明提升梁整体处于弹性阶段,满足规范设计荷载作用下的承载力要求。在1倍荷载作用下,最不利下吊点模型最大应力为269MPa,最大应力分布在下吊具位置,而在材质为Q235焊接球上,最大应力<200MPa,因此,模型整体处于弹性阶段;最不利下吊点模型最大组合应变极小,满足相应刚度要求。

大跨度木桁架屋盖考虑屋面板刚度的简化设计方法

随着社会发展,一些大跨度木结构由于某些特殊要求,无法设置水平支撑等措施保障其整体稳定性。基于二维分析方法设计的木桁架,屋面板一般只作为荷载施加至结构上。由于屋面板覆盖的轻型搁栅及定向刨花板,其平面内刚度类似于轻木结构剪力墙,通过相关规范和受力分析,根据轻型搁栅及定向刨花板的几何尺寸和构造措施简化了其刚度,并考虑了它对结构的有利作用。然后通过SAP2000进行有限元模拟,发现考虑屋面板刚度后,最不利位置处的位移减小了83%,简化后位移误差最大为23%,但此误差对设计有利并且其层间位移角仍满足规范要求。刚度简化方法建模相对简单,对屋面板刚度直接用弹簧刚度的方式进行量化,可为设计提供便利并为类似工程项目提供借鉴思路。

深埋水平层状围岩拱形隧洞顶板稳定性分析

为了探究深埋水平层状围岩小断面拱形隧洞顶板稳定性的计算理论。针对厚层水平层状岩体,通过对现有理论的总结分析,同时采用等效刚度法,分别研究了等截面层状顶板以及变截面层状顶板跨中(拱顶)竖向相对变形的计算方法。结果表明:水平层状围岩小断面隧洞的开挖施工过程中,层状顶板的主要受力模式为简支梁模型,采用简支梁模型对层状顶板位移稳定性进行预测是合适的;对层状顶板位移稳定性进行理论预测时,应根据层状顶板的实际情况选取等截面或变截面简支梁模型;通过工程算例以及数值模拟方法,验证了提出计算理论的合理性及适用性。最终表明提出的计算理论能够判定深埋水平层状围岩小断面拱形隧洞顶板的稳定性。

采场直接顶的结构力学特性及其刚度

分析了采场四边形体直接顶的结构力学特性，给出了直接顶刚度的计算方法．按刚度把直接顶分为似刚性、似零刚度和中间型刚度三类，给出了确定不同直接顶刚度类型的方法，分析了不同直接顶刚度条件下的支架工作阻力和顶板下沉量的关系．

黏结刚度对预应力锚杆支护效用的数值分析

为明确黏结刚度对层状顶板锚杆支护效用的影响,首先介绍了黏结刚度的概念及在FLAC3D中的实现方式,然后利用FLAC3D的interface单元建立了层状顶板巷道模型,综合pile和liner结构单元构建了仿真锚杆模型,并实现了预紧力施加功能,在原岩应力条件下分析了不同黏结刚度对层状顶板的支护效用。研究结果表明:在其他参数一定的条件下,黏结刚度控制锚杆的增阻特性,随黏结刚度增大,增阻特性由缓转急;锚杆支护可显著控制层状顶板离层,黏结刚度越大,控制效果越好;锚杆支护应力场可显著改善巷道围岩的应力状态,减小乃至消除拉应力分布,黏结刚度越大改善效果越明显;锚杆杆体受层理层间滑动影响会发生弯曲变形,但随黏结刚度增大,变形程度得到缓解。鉴于黏结刚度的重要性,提出了提高锚杆黏结刚度的技术途径:优化杆体外表形状、改善围岩接触条件、增强锚固剂黏结性能及提高锚固剂安装质量。

采场直接顶对支架与围岩关系的影响机制

把采场直接顶视为可变形介质，分析了其变形破坏特征．根据采场直接顶的承载能力将其分为非承载区、承载区和弱承载区，提出了采场直接顶刚度的概念及其计算方法．认为在采场支架与围岩系统中，由于直接顶介质的影响，支架阻力并不能限制老顶的最终位态，支架工作阻力和顶板下沉量的关系是老顶给定变形条件下支架和直接顶作用的结果．

采空区煤柱-顶板系统失稳的力学分析

基于温克尔假设,把坚硬顶板视为弹性板(突破把坚硬顶板视为弹性梁的传统思想),把煤柱等效为连续均匀分布的支撑弹簧,从而形成煤柱-顶板相互作用系统。同时,将煤柱视为应变软化介质,采用近似的Weibull分布描述它的损伤本构模型,依据板壳理论和非线性动力学理论对采空区煤柱-顶板系统失稳机理进行了研究,得出了系统失稳的突变机制,并给出了系统失稳的数学判据和力学条件。最后以马脊梁矿为工程实例进行分析,结果表明理论分析值与工程实测数据吻合颇好。本文为进一步研究煤柱-顶板相互作用系统和制定相关规范提供了重要参考。

液压支架与围岩刚度耦合理论与应用

从刚度耦合方面对液压支架与采场围岩耦合关系进行了研究,给出了液压支架刚度定义并进行了增阻刚度测试,分析了液压支架与煤壁及顶底板刚度耦合关系,建立了相应的耦合方程,修正了现有液压支架支护强度计算公式,将液压支架与采场围岩的耦合关系由目前的定性分析深入到定量研究。结果表明,液压支架增阻刚度主要与立柱刚度有关,液压支架应当与采场围岩条件协调匹配,传统的液压支架支护强度计算是基于煤壁和支架都为刚体的假定前提条件下得出的结论,没有考虑支架刚度、顶板岩性和煤层硬度的耦合作用与影响,计算结果偏低。实践表明,刚度耦合理论能够很好地揭示液压支架与采场围岩的相互作用关系,可以对液压支架设计提供指导。

采空区煤柱-顶板系统失稳的力学分析

基于温克尔假设,将坚硬顶板视为弹性板(突破将坚硬顶板视为弹性梁的传统思想),将煤柱等效为连续均匀分布的支撑弹簧,从而形成煤柱-顶板相互作用系统.同时,将煤柱视为应变软化介质,采用近似的W eibull分布描述它的损伤本构模型,依据板壳理论和非线性动力学理论对采空区煤柱-顶板系统失稳机理进行了研究,得出了系统失稳的突变机制,并给出了系统失稳的数学判据和力学条件.最后以马脊梁矿为工程实例进行分析,结果表明,理论分析与工程实测数据吻合颇好.

采场支架刚度实验室测试及与顶板下沉量的关系

针对目前采场支架刚度的实测数据较为匮乏的研究现状,利用ZTN-1液压支架试验台对4种型号支架的线刚度及刚度进行实测分析,并基于实测结果采用弹性基础板力学理论对支架刚度与顶板下沉量之间的关系进行研究。结果表明:支架在增阻过程中是可压缩的,4个支架平均线刚度为138~538 k N/mm,平均刚度为20.3~68.5 MPa/m,以此推断,目前支架线刚度范围为100~600 k N/m,刚度范围为10~80 MPa/m;支架工作阻力越大,支架刚度越大,相同工作阻力的四柱式支架刚度大于两柱式支架;每个加载循环内支架刚度是惟一的,与支架所处的工作阻力区间关系不大;支架刚度越大,对顶板下沉量抑制作用越明显;当支架刚度达到某一临界值,顶板下沉量趋于稳定。

基于厚板理论的水平煤层顶板临界厚度的分析

水平煤层采空区顶板长厚比一般不满足薄板理论要求,而分析和设计却多以薄板理论为依据。为了实现精细化分析和设计,基于符拉索夫厚板理论,研究了两种常见的顶板失效模式(受拉破坏和冲切破坏),并分别推导了顶板破坏的临界厚度。因为水平煤层顶板较厚,其自身重力的影响已不能忽略。为了使得荷载更为精确,在分析过程中不仅考虑了上覆岩层荷载,而且还考虑顶板自身重力的影响。最后以马脊梁矿为例,计算了该矿体顶板的临界厚度,并与实际顶板厚度进行比较,两者具有一致性,为进一步研究顶板破坏机制和制定相关规范提供了参考。

厚煤层坚硬顶板综采工作面支承压力分布研究

为了研究厚煤层坚硬顶板综采工作面的支承压力分布,以潘北矿11313工作面为例,采用现场实测和数值分析的方法,对综采工作面的支承压力的分布进行综合分析。研究得出综采工作面支承压力分布变化的规律,以及走向和倾向支承压力峰值大小及其分布范围,为今后的工作面围岩控制提供了理论依据和安全保障。

厚煤层坚硬顶板采场矿压显现规律分析

以某矿2303厚煤层坚硬顶板工作面为分析对象,从工作面顶板来压特征、支柱工作阻力状况和超前支护工作阻力等方面对该工作面矿压显现规律进行研究,为具有类似地质条件的厚煤层坚硬顶板工作面的高产、高效及安全生产提供技术条件和理论支持。