我國90%以上的煤炭資源以井工方式開采。不同地區(qū)和深度的礦井,巷道底板巖體的物理性質(zhì)相差較大,而且各巷道所處的環(huán)境也存在較大差異。輔助運輸設(shè)備長時間運行時,不同巷道底板的動力響應(yīng)特性也有所不同。隨著開采向深部發(fā)展,礦井軌道運輸量的增大,井下環(huán)境以及行車荷載對巷道輔助運輸?shù)挠绊憰絹碓酱?為了保持巷道底板穩(wěn)定服役,需要系統(tǒng)研究環(huán)境因素與行車荷載共同作用下,巷道底板的動力響應(yīng)特性。本文從巖土工程領(lǐng)域的飽和多孔介質(zhì)理論出發(fā),針對不同環(huán)境因素以行車荷載條件下的巷道底板建立不同模型來進行分析。首先,根據(jù)不同巷道底板巖體力學(xué)性質(zhì)的不同,基于Biot理論,建立考慮流固耦合的飽和多孔介質(zhì)模型來模擬巷道底板。選用不同彈性模量、孔隙率以及滲透率等不同力學(xué)特性巖體材料對巷道底板動力響應(yīng)造成差異進行分析。結(jié)果表明不同彈性模量、孔隙率、滲透系數(shù)對巷道底板的位移、孔隙水壓力等動力響應(yīng)差異較為顯著。其次,針對井下復(fù)雜的溫度環(huán)境,基于現(xiàn)有熱-流-固耦合理論,建立考慮溫度效應(yīng)的飽和多孔介質(zhì)熱流固耦合模型,分析荷載和巷道底板巖體與表面溫差變化對巷道底板動力響應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)溫差變化會對巷道底板動力響應(yīng)產(chǎn)生較為顯著的影響。最...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題的背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 巖石流-固耦合的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 巖石熱-流-固三場耦合的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 行車荷載對線路地基影響研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技術(shù)路線
2 流固耦合條件下巷道底板動力響應(yīng)特性研究
    2.1 飽和多孔介質(zhì)控制方程
    2.2 Comsol Multiphysics PDE模型的建立
        2.2.1 u-U-p型方程的廣義變換
        2.2.2 二維飽和巖體模型的建立
    2.3 數(shù)值計算和討論
        2.3.1 數(shù)值模型和方法的驗證
        2.3.2 不同透水條件對巷道底板動力響應(yīng)的影響
        2.3.3 不同模量孔隙率及滲透條件對巷道底板動力響應(yīng)的影響
    2.4 本章小結(jié)
3 考慮溫度效應(yīng)的礦井巷道底板的動力響應(yīng)研究
    3.1 熱流固耦合模型及控制方程
        3.1.1 熱流固耦合運動動方程
        3.1.2 流體平衡方程
        3.1.3 熱平衡方程
    3.2 T-H-M耦合動力響應(yīng)的求解
        3.2.1 數(shù)學(xué)模型的建立
        3.2.2 Comsol Multiphysics PDE模型的建立
        3.2.3 邊界條件
    3.3 數(shù)值模擬與分析
        3.3.1 溫度對巷道底板動力響應(yīng)的影響
        3.3.2 不同荷載對巷道底板動力響應(yīng)的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 行車荷載作用下巷道底板動力響應(yīng)分析
    4.1 礦井軌道車輛-軌道系統(tǒng)耦合系統(tǒng)動力模型及振動特性分析
        4.1.1 車輛模型及動力方程
        4.1.2 軌道系統(tǒng)的動力方程
        4.1.3 輪軌垂向耦合關(guān)系
        4.1.4 運動方程的求解
        4.1.5 耦合系統(tǒng)的動力響應(yīng)分析
    4.2 礦井軌道輔助運輸車不同工況運行下巷道底板的動力響應(yīng)研究
        4.2.1 動力控制方程
        4.2.2 Comsol Multiphysic PDE模型的建立
        4.2.3 數(shù)值計算與分析
    4.3 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄
    攻讀碩士學(xué)位期間研究成果



本文編號：3851851