發(fā)布時間：2020-09-15 07:20

　　 井工礦生產工作中往往會根據不同的生產任務,掘進開挖不同埋深、不同形狀和不同斷面尺寸的巷道。巷道圍巖的變形破壞密切關系到井工礦的安全生產。本文通過巷道圍巖位移的量綱分析發(fā)現巷道圍巖的位移隨著埋深或巷道斷面尺寸改變而呈有規(guī)律的變化,具體的規(guī)律關系通過顆粒流(PFC)數值模擬試驗研究�；陬w粒流軟件進行了不同埋深和不同斷面尺寸的直墻半圓拱巷道、正方形巷道的開挖模擬;針對PFC通過history監(jiān)測位移精度不足的問題,通過fish語言編寫了計算圍巖精確位移并輸出位移的代碼;并從位移、應力、能量等幾個方面,研究了巷道圍巖隨巷道埋深、斷面尺寸變化時的變形破壞情況和變形破壞規(guī)律。取得了如下主要結論:(1)巷道變形破壞隨埋深、斷面尺寸的增加而變嚴重。直墻半圓拱巷道變形、破壞主要發(fā)生在直墻與半圓拱連接位置、幫下部與底角位置;正方形巷道主要發(fā)生幫部圍巖鼓出、崩落和巷道對角位置圍巖破裂等變形破壞。(2)若巷道斷面尺寸不變,隨著埋深增加,巷道圍巖頂底部、頂角位置圍巖的豎向位移與埋深有較好的線性關系,巷道底角和幫部圍巖的豎向位移與埋深在一定埋深內有線性關系。但巷道圍巖的水平位移與埋深的擬合關系不明顯。(3)若埋深不變,隨著巷道斷面尺寸增加,直墻半圓拱巷道和正方形巷道頂底部圍巖的豎向位移均與斷面特征尺寸(巷道寬度、邊長)有較好的線性關系。直墻半圓拱巷道的45°頂角位置圍巖的豎向位移與斷面特征尺寸也有較好的線性關系。(4)巷道圍巖的豎向應力在幫部圍巖最大;直墻半圓拱巷道的水平應力在底角圍巖最大;正方形巷道的水平應力在頂底角圍巖最大。隨著埋深增加,側壓力系數不變的情況,巷道周邊巖體的豎向應力和水平應力與埋深有線性關系。(5)巷道開挖引起的圍巖能量發(fā)展變化分為能量釋放、能量恢復和能量穩(wěn)定三個階段。巷道圍巖的能量變化量與巷道埋深之間有二次函數的擬合關系,巷道圍巖的能量變化量與巷道斷面面積有一次函數的線性擬合關系。
【學位單位】：山東科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TD322
【部分圖文】：

顆粒流軟件的理論基礎是力與位移關系、牛頓第二定律。顆粒流數值模型逡逑的本構關系是力與位移關系，顆粒介質的運動法則是牛頓第二定律。顆粒流軟逡逑件計算原理圖如圖３．１。在每一個運算時間步的開始，先通過顆粒和墻體的位置逡逑情況，更新顆粒之間、顆粒與墻體之間的接觸情況。接著在顆粒之間、顆粒與逡逑墻體之間相對運動基礎上，通過力與位移關系法則計算顆粒之間、顆粒與墻體逡逑之間的接觸力［５６’５７］。然后通過顆粒所受到的力和力矩，使用牛頓第二定律、顆逡逑粒的平動與轉動方程計算顆粒的速度和位置。逡逑更新顆粒、墻體位置以及設置接觸逡逑｜邋／邋｜邋｜邋＼邋｜逡逑運動法則邐￣力與位移關系逡逑（應用在k胃隹帕＃╁危ㄓτ迷諉扛黿喲ィ╁義蝦狹Α⒘劐蝸嘍栽碩�、本箻嬝系辶x希苠危義轄喲チ﹀義賢跡常笨帕Ａ魅砑撲閽磽煎義希疲椋紓澹常卞澹校疲緬澹悖幔歟悖酰歟幔簦椋錚鑠澹螅悖瑁澹恚幔簦椋沐澹洌椋幔紓潁幔礤義峽帕Ａ魅砑斜硎究帕Ｖ湎嗷プ饔玫哪Ｐ橢饕薪喲ジ斬饒Ｐ汀⒒ｅ義閑禿宛そ崮Ｐ�。絾靴笖仞垼旭W誑帕Ｖ涿揮猩柚滅そ幔簧柚每帕５母斬齲義希保沖義

本文編號：2818679