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基岩段立井井壁受力机理分析

作　者: 陈俊
导　师: 程桦
学　校: 安徽建筑工业学院
专　业: 结构工程
关键词: 井壁 FLAC3D 节理倾角基岩段
分类号: TD262
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来随着煤炭大开发不断深入,矿山开采的规模不断扩大,开采深度也不断增加。在基岩中,对基岩段立井井壁的安全性与稳定性的要求也在不断调高。基岩段中由于立井通过的岩层不同,其稳定性有很大差别。节理围岩经常对井壁施加很大的压力,造成井壁破坏。本文主要讨论基岩中节理化围岩对井壁施加的地压。节理化软岩系指含泥质成分少的岩体,发育了多组节理,其中岩块的强度较高,呈硬岩力学特性,但整个工程岩体在井巷工程力的作用下呈现出软岩的特性。本文通过理论分析、模型试验、数值计算三种方法研究了基岩段立井井壁的受力机理和节理围岩对井壁受力的影响。首先,通过井壁所受荷载,节理围岩力学特性的理论分析,对基岩段节理围岩与井壁的共同作用机理及井壁受力进行分析研究；其次根据相似理论和模型试验原理建立围岩与井壁试验模型,通过模型试验研究了节理围岩中含不同倾角的节理面情况下井壁结构模型的变形特性；最后应用大型数值模拟软件FLAC3D,同时选取遍布节理模型作为节理围岩本构关系模型,对基岩段立井井壁结构的变形和受力特性进行分析。最后以孙疃煤矿立井的现场实测作为工程实例,进一步验证基岩段立井井壁的受力特性。本文研究结果,对与今后基岩段矿井的建设提供参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
插图清单  10-13
附表清单  13-14
第一章绪论  14-20
  1.1 选题依据  14
  1.2 国内外研究现状  14-16
    1.2.1 岩体的工程分类研究现状  14-15
    1.2.2 井壁受力与破裂原因的研究现状  15
    1.2.3 数值模拟的研究现状  15-16
  1.3 立井井筒概述  16-17
  1.4 基岩段地质简述  17
  1.5 研究的任务和方法  17-20
    1.5.1 课题研究内容  18
    1.5.2 主要技术问题  18
    1.5.3 技术措施和办法  18-20
第二章基岩段立井井壁受力分析研究  20-32
  2.1 基岩段立井井壁的受力特点  20
  2.2 工程岩体节理力学机理  20-24
    2.2.1 节理剪切强度公式综述  20-22
    2.2.2 考虑结构面倾角后结构面抗剪力的确定  22-24
  2.3 基岩段立井井壁与节理围岩共同作用机理研究  24-32
    2.3.1 井筒与围岩共同作用机理概述  24
    2.3.2 基岩段的竖井地压  24-26
    2.3.3 基岩段围岩与井壁应力分析  26-29
    2.3.4 井壁结构设计原理  29-32
第三章节理围岩与井壁结构模型试验研究  32-44
  3.1 相似模拟实验简介  32-33
  3.2 井壁与节理围岩结构模型试验  33-43
    3.2.1 模型试验相似准则推导  33-34
    3.2.2 实验设计与原理图  34
    3.2.3 模型参数的确定与制作  34-38
    3.2.4 试验测试方法和步骤  38-40
    3.2.5 试验数据处理和分析  40-43
  3.3 本章小结  43-44
第四章基岩段立井井壁受力机理数值分析  44-74
  4.1 数值模拟程序简要  44-50
    4.1.1 FLAC3D程序简介  44-45
    4.1.2 FLAC3D的基本原理  45-47
    4.1.3 FLAC3D主要特点  47-48
    4.1.4 FLAC3D的计算步骤  48-50
    4.1.5 FLAC3D中的基本本构模型  50
  4.2 遍布节理模型  50-53
  4.3 基岩段围岩与井壁结构数值模拟  53-73
    4.3.1 计算模型的建立  53-54
    4.3.2 荷载及边界条件  54-55
    4.3.3 计算结果及分析  55-73
  4.4 本章小结  73-74
第五章工程实例  74-80
  5.1 工程概况  74
  5.2 监测结果  74-79
  5.3 本章小结  79-80
第六章结论与展望  80-81
  6.1 主要结论  80
  6.2 展望  80-81
参考文献  81-84
致谢  84-85
作者简介及读研期间主要科研成果  85

基岩段立井井壁受力机理分析

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