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岩梁变形破坏模拟实验研究

作　者: 惠双琳
导　师: 张恩强
学　校: 西安科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 岩梁相似模拟破断试验跨高比力学分析
分类号: TD327.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 51次
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内容摘要

采场围岩及覆岩为沉积岩层,沉积岩层的主要特征是层理发育,因此,采场覆岩具有显著的梁的结构特征。研究岩梁的受力变形破坏是采场覆岩结构研究的基础。本文采用相似材料模拟和理论分析方法对岩梁在其自重作用下的破断规律进行了研究,主要包括:选择合适的实验材料及确定配比;进行试件的物理力学参数测定;确定试验模型及试验方案,对不同材料、不同厚度岩梁进行破断实验。试验结果表明:简支的单层岩梁在自重作用下上下表面的应力、应变随梁的跨度增加而增加;梁的极限跨距随梁的强度及厚度增加而增加。简支的双层等厚叠合岩梁在自重作用下的破断特征与叠合方式有关,当上硬下软时下部软岩梁先破断、上部硬岩梁后破断,下部软岩梁破断前与上部硬岩梁先发生离层、后破断;下部软岩梁的破断跨距略大于单层软岩梁的破断跨距,上部硬岩梁的破断跨距略小于单层硬岩的破断跨距;当上软下硬时,上下两层岩梁随悬跨增大同步弯曲、同时破断,破断跨距小于单层硬岩梁的破断跨距,表明上部软岩已转化为载荷施加于下部硬岩梁之上。理论分析表明:应力值随梁的跨度增加而增大;当悬露跨距到达岩梁的极限跨距时,梁的破断是下部拉应力而引起的;对岩梁的极限跨距、最大挠度值的理论分析结果与实验结果比对,其理论计算值与试验实测值基本吻合。该研究对岩梁进一步研究有重要的参考价值。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-15
  1.1 问题的提出  7-8
    1.1.1 本论文研究的背景  7
    1.1.2 本论文研究的意义  7-8
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  8-13
    1.2.1 岩层梁式结构理论国内外的研究现状  8-10
    1.2.2 发展趋势  10-13
  1.3 研究内容、方法和关键技术路线  13-15
    1.3.1 研究内容  13
    1.3.2 研究方法  13-14
    1.3.3 研究关键技术线路  14-15
2 相似模拟材料选择及试件力学参数测定  15-24
  2.1 相似模拟材料选择  15-17
    2.1.1 相似模拟材料选取的基本原则  15
    2.1.2 相似材料的选取  15-16
    2.1.3 相似材料对试块强度的影响  16
    2.1.4 相似配比的选择  16
    2.1.5 试件制作及要求  16-17
  2.2 试件物理力学参数测定  17-23
    2.2.1 视密度测定  17-18
    2.2.2 单轴抗拉强度测定  18-19
    2.2.3 单轴抗压强度测定  19
    2.2.4 抗剪强度测定  19-21
    2.2.5 变形参数测定  21-23
    2.2.6 试件物理力学参数测定结果汇总  23
  2.3 本章小结  23-24
3 岩梁破断试验  24-39
  3.1 单层岩梁破断试验  24-35
    3.1.1 试验目的  24
    3.1.2 试件制备  24
    3.1.3 试验测试方法  24-25
    3.1.4 岩梁破断试验  25-32
    3.1.5 试验结果分析  32-35
  3.2 双层叠合梁破断试验  35-38
    3.2.1 试验目的  35
    3.2.2 试件制备  35-36
    3.2.3 试验测试方法  36
    3.2.4 两层叠合梁破断试验  36-38
    3.2.5 试验结果分析  38
  3.3 本章小结  38-39
4 岩梁破断理论分析  39-47
  4.1 岩梁变形破坏材料力学分析  39-42
    4.1.1 材料力学关于梁的假设  39
    4.1.2 岩梁的材料力学解答  39-42
  4.2 岩梁变形破坏的数值模拟研究  42-46
    4.2.1 数值分析目的  43
    4.2.2 模拟条件  43-44
    4.2.3 数值模型  44
    4.2.4 模拟结果及分析  44-46
  4.3 本章小结  46-47
5 结论  47-48
  5.1 结论  47
  5.2 问题探讨  47-48
致谢  48-49
参考文献  49-52
附录  52

岩梁变形破坏模拟实验研究

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