国家自然科学基金(51174255)
- 作品数：45 被引量：262H指数：10
- 相关作者：高召宁孟祥瑞郑志伟王辉张阳更多>>
- 相关机构：安徽理工大学教育部西南交通大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国博士后科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：矿业工程环境科学与工程交通运输工程建筑科学更多>>
- 考虑损伤和扩容影响的隧洞围岩稳定性分析被引量：10
- 2020年
- 为解决复杂地质构造条件下隧洞开挖后围岩支护问题,根据围岩应力分布曲线特征,将围岩划分为弹性区和塑性区。结合Drucker-Prager屈服准则,建立围岩弹塑性损伤本构模型,分析隧洞开挖后引起的围岩损伤力学性能劣化和卸载时扩容效应的作用,推导出隧洞围岩在损伤和扩容条件下弹塑性区的解析解。研究表明:随着损伤和扩容程度的增加,支护阻力和塑性区位移明显增大;塑性区半径越大时,切向应力峰值远离隧洞壁,在一定范围内对围岩的稳定影响越深;随着中间主应力系数的增大,支护阻力随之减小,考虑中间主应力系数时对支护参数的优化更加有利。
- 高召宁陈登国孙振川杨延栋李顺顺
- 关键词：隧洞围岩弹塑性应力
- 极近距离煤层综放开采工作面覆岩“两带”发育规律研究被引量：11
- 2022年
- 为深入研究极近距离煤层综放开采工作面覆岩“两带”的动态发育规律,采用理论推导、数值模拟和现场实测相结合的方法,分析袁店一矿824工作面覆岩“两带”的裂隙演化特征。结果表明:从岩层层向拉伸率角度,研究上覆岩层垮落带和导水裂隙带的垮落程度,考虑角度影响推导出岩层弯曲下沉边缘段变形前后的长度计算公式,根据覆岩的碎胀特征计算各岩层的最大下沉量,预测垮落带和裂隙带的范围分别为30.2~41.2 m和70.7~78.2 m;采用3DEC数值模拟分析该矿824工作面开挖后上覆岩层垮落的基本形态和裂隙分布规律,结合其应力、位移云图和监测线位移曲线的分布特征,得出垮落带和裂隙带的高度分别为32.50 m和77.25 m;采用分布式光纤应变监测系统,监测工作面前方80 m处上部顶板的受力情况,得出受采动影响的光纤应变呈起伏变化,且应变分布与地层岩性存在对应关系,得出垮落带高度约30.4 m,裂隙带高度约74.8 m,验证采用层向拉伸率和覆岩碎胀性2个方面来预测工作面覆岩“两带”高度的合理性,可为类似方面的研究与施工提供相应的技术依据。
- 谷文伟高召宁李颜
- 关键词：上覆岩层分布式光纤
- 基于Drucker-Prager准则下的深部软岩巷道粘弹塑性分析被引量：4
- 2013年
- 通过建立深部巷道的力学模型,针对深部软岩巷道的流变问题,利用德鲁克-普拉格强度准则作为岩石塑性屈服条件进行粘弹塑性解析,避免了以往使用库仑强度准则没有考虑中间主应力影响的缺点,用于更全面描述巷道围岩的屈服和塑性破坏.结合粘弹塑性流变模型进行粘弹性区和粘塑性区的应力、位移分析,并且考虑塑性区扩容效应,最终得出结论:粘塑性区的应力解比经典解大,巷道周边位移是一个随时间变化的量,若不及时支护,巷道将破坏.
- 袁林高召宁孟祥瑞
- 关键词：巷道压力软岩粘弹塑性中间主应力
- 复变函数法求工作面周边应力分布
- 2013年
- 为了研究采煤工作面周边应力分布规律,利用应力分布规律准确的指导现场实践,将工作面在倾斜方向看做矩形,应用复变函数保角映射函数,将ζ平面上的矩形小孔,映射为z平面上的单位圆.通过弹性力学的方法,将问题简化矩形单孔问题在无限域内孔周边的应力分布问题.并运用数学软件,将表达式图形化,直观的看出利用力学方法求解得到的工作面周边应力分布情况.为了比较得到的结果,利用FLAC3D数值模拟软件,相同地质条件下的工作面做数值模拟,以便于对力学分析结果进行比较,比较结果证明,力学分析方法得到的解析解与数值模拟结果误差可以接受.
- 李文敏
- 关键词：复变函数弹性力学
- 考虑损伤的圆形巷道围岩弹塑性分析被引量：14
- 2013年
- 如何判断巷道开挖后,围岩弹塑性变形及围岩的力学行为一直是人们研究的重点问题。考虑岩石材料的损伤特性,建立了巷道围岩弹塑性损伤力学模型,对侧压力系数为1时圆形巷道围岩的弹塑性应力场及范围进行分析。结合具体算例,得出在相同塑性范围内,随着λ/E比值的增大,所需要的支护阻力也随之增大;当原岩应力一定时,随着λ/E比值的增大,巷道围岩的塑性区范围也随之增加。研究表明,考虑损伤作用使得分析结果更加接近于实际,从而为巷道围岩稳定性分析和合理选择支护形式及强度提供理论依据。
- 孟龙高召宁孟祥瑞
- 关键词：弹塑性分析
- 薄基岩厚风积沙浅埋煤层覆岩变形破坏规律研究被引量：9
- 2015年
- 为了研究薄基岩厚风积沙浅埋煤层开采时覆岩移动破坏规律,根据某矿工作面开采技术条件和岩石力学参数,采用数值模拟的方法,分析了采场上覆岩层破坏变形规律以及应力分布特征;基于关键层理论,推导了导水裂隙带的发展高度。研究成果为薄基岩厚风积沙浅埋煤层保水开采提供了理论依据。
- 高召宁应治中王辉
- 关键词：浅埋煤层覆岩破坏关键层导水裂隙带
- 考虑渗流、应变软化和扩容的巷道围岩弹塑性分析被引量：13
- 2014年
- 考虑了渗流体积力、岩体应变软化、破裂膨胀性重要因素,应用弹塑性力学理论,推导了渗流场作用下巷道围岩的应力和位移分布规律,给出了巷道围岩不同分区范围与孔隙水压力、岩体应变软化程度、破裂膨胀性之间的关系;研究表明,孔隙水压力和岩体破裂膨胀特性对巷道围岩破裂区范围的影响程度比对塑性区范围的影响程度明显;考虑渗流场比不考虑渗流场的影响时,塑性区范围和破裂区范围都要大;岩体应变软化程度对巷道围岩塑性区和破裂区的范围影响同样显著;渗流、应变软化、破裂膨胀性对巷道围岩变形的影响都比较明显。研究成果为渗流场作用下的巷道支护工程有一定的参考价值。
- 高召宁孟祥瑞付志亮
- 关键词：巷道围岩渗流孔隙水压力
- 基于基本顶悬顶长度的窄煤柱合理宽度确定被引量：4
- 2017年
- 针对基本顶悬顶长度对窄煤柱稳定性的不利影响,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了沿空巷道的开挖位置以及护巷窄煤柱的合理宽度。结果表明:基本顶悬顶长度会直接影响到沿空掘巷围岩的稳定性,为使基本顶断裂线位于煤壁内侧,提高围岩的稳定性及煤柱的支承能力,确定合理的护巷煤柱宽度为5m。现场工业性试验表明,研究成果对沿空巷道位置的选取、窄煤柱合理宽度的确定是科学合理的,同时也为该矿取得了良好的技术经济效益。
- 潘继良高召宁郑志伟张阳
- 关键词：沿空掘巷窄煤柱基本顶巷道稳定性
- 考虑渗流、非轴对称荷载作用的隧道围岩塑性区分析被引量：12
- 2014年
- 文章考虑了渗流体积力,推导了渗流场作用下隧道围岩的应力分布规律和塑性区表达式,并分析了隧道塑性区范围与孔隙水压力、侧压系数,以及岩体强度和初始地应力比值k之间的关系。研究表明:渗流场仅对塑性区范围有影响,对塑性区形状没有影响;随着侧压系数以及岩体强度和初始地应力比值k的不同,渗流对隧道围岩塑性区范围的影响沿不同方向表现出各向异性,且随着侧压系数以及岩体强度和初始地应力比值k的增大各向异性程度逐渐弱化;侧压系数、岩体抗压强度与初始地应力比值k不仅影响塑性区的范围,同时影响着塑性区的形状,当k<1时,侧压系数对隧道塑性区的范围和形状起主要作用;当k>1时,岩体强度对隧道围岩塑性区的范围和形状起主要作用,且随着岩体抗压强度的增大,塑性区范围逐渐减小,在隧道两帮处随侧压系数的减小易出现塑性区。
- 高召宁孟祥瑞王广地
- 关键词：隧道围岩渗流塑性区侧压系数
- 承压水上采煤的流固耦合数值模拟
- 2013年
- 采用某受承压水威胁工作面的具体工程地质资料,利用FLAC3D软件强大的流固耦合功能,建立该带压开采工作面的数值分析模型并进行流固耦合数值模拟.通过数值模拟,分析不同推进长度时煤层底板隔水层内岩体的位移、应力分布规律及含水层承压水在隔水层中的导升高度.数值模拟结合"下三带"理论,判断在承压水作用下,底板内是否存在完整隔水层,以判断工作面在采煤过程中是否会发生突水事故.对承压水上采煤的流耦合数值模拟具有一定的参考作用.
- 李文敏
- 关键词：流固耦合带压开采
