本文關(guān)鍵詞：矩形巷道圍巖應(yīng)力彈性解與塑性區(qū)寬度研究

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【摘要】：地下空間圍巖的應(yīng)力分布問題是采礦領(lǐng)域及相關(guān)地下工程領(lǐng)域的重要研究課題,與地下空間及相關(guān)承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性密切相關(guān)。作為井下煤炭、物料等運(yùn)輸?shù)闹匾ǖ?巷道及其支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性對礦井安全高效生產(chǎn)具有重要意義。本文綜合運(yùn)用數(shù)值模擬、理論分析方法,結(jié)合鑫瑞煤業(yè)實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)條件研究了矩形巷道圍巖應(yīng)力及塑性區(qū)分布問題,取得了以下主要?jiǎng)?chuàng)新成果:1)基于復(fù)變函數(shù)解法求解了ζ平面下任意水平與垂直均布載荷作用下無限大彈性體中矩形地下空間圍巖任意點(diǎn)應(yīng)力分量??、??、???通解,系統(tǒng)地提出了由?平面至z平面的應(yīng)力分量變換公式,分析了側(cè)壓系數(shù)為1時(shí)埋深300m寬高比分別為1.0:1、1.3:1、1.6:1、2.0:1、3.0:1、5.0:1的矩形巷道垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力、切應(yīng)力在頂?shù)装逅郊跋锏缼缀沃行乃谒降淖兓?guī)律,以上結(jié)果得到了ABAQUS數(shù)值計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證;2)通過假設(shè),建立了矩形巷道圍巖應(yīng)力彈性解與彈塑性條件下巷道深部圍巖應(yīng)力分布之間的關(guān)系,結(jié)合重力平衡方程以及塑性區(qū)內(nèi)應(yīng)力演化規(guī)律的線性假設(shè)構(gòu)建了巷道圍巖應(yīng)力及塑性區(qū)寬度計(jì)算模型,分析了塑性區(qū)寬度與應(yīng)力集中系數(shù)以及煤壁承載能力(與殘余強(qiáng)度密切相關(guān))間的關(guān)系。應(yīng)用該模型計(jì)算了不同圍巖強(qiáng)度下鑫瑞煤業(yè)5號煤層巷道圍巖塑性區(qū)寬度,并與FLAC3D數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比,分析了誤差產(chǎn)生的原因;3)數(shù)值模擬結(jié)果表明,在幾何中心所在水平,隨著煤體強(qiáng)度的降低,垂直應(yīng)力分布曲線的初始值,即巷道煤壁的承載能力,逐步降低,然而垂直應(yīng)力峰值的大小卻隨之增加,峰值位置向深部圍巖轉(zhuǎn)移,及塑性區(qū)寬度增大;在巷道頂?shù)装逅?隨著煤體強(qiáng)度的降低,巷道煤壁的承載能力逐步下降,垂直應(yīng)力峰值大小也逐步下降,峰值位置向深部圍巖轉(zhuǎn)移,塑性區(qū)寬度增大。此外,隨著巷道圍巖強(qiáng)度的降低,掘進(jìn)工作面對其前后及兩側(cè)圍巖應(yīng)力的影響程度與范圍增加。
【關(guān)鍵詞】：矩形巷道 復(fù)變函數(shù) 重力平衡 圍巖應(yīng)力 塑性區(qū)
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD353
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-17
• 1 緒論17-26
• 1.1 研究背景與意義17
• 1.2 文獻(xiàn)綜述17-24
• 1.3 主要研究內(nèi)容與方法24-26
• 2 矩形巷道圍巖應(yīng)力分布彈性解答26-43
• 2.1 復(fù)變函數(shù)解法求解孔口問題的一般步驟26-27
• 2.2 矩形采掘空間圍巖應(yīng)力分量表達(dá)式的求解27-34
• 2.3 矩形地下空間圍巖應(yīng)力分布規(guī)律34-38
• 2.4 理論計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證38-42
• 2.5 本章小結(jié)42-43
• 3 巷道圍巖塑性區(qū)寬度理論研究43-53
• 3.1 巷道圍巖彈性區(qū)應(yīng)力衰減規(guī)律演化方法43-49
• 3.2 采掘空間圍巖塑性區(qū)寬度的確定49-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 4 鑫瑞煤業(yè)巷道圍巖塑性區(qū)寬度數(shù)值模擬研究53-59
• 4.1 生產(chǎn)地質(zhì)條件概況53
• 4.2 數(shù)值計(jì)算模型53-55
• 4.3 數(shù)值計(jì)算與理論計(jì)算結(jié)果對比55-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 5 不同圍巖強(qiáng)度下掘進(jìn)工作面應(yīng)力分布特征59-73
• 5.1 數(shù)值計(jì)算模型59-60
• 5.2 掘進(jìn)工作面圍巖應(yīng)力分布60-70
• 5.3 掘進(jìn)工作面圍巖塑性區(qū)分布70-71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 6 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 附錄 179-80
• 作者簡歷80-82
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集82

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本文編號：715060