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煤巷锚杆支护结构可靠性研究

作　者: 张道兵
导　师: 朱川曲
学　校: 湖南科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 煤巷锚杆支护结构可靠性极限状态 Matlab 优化工具箱蒙特卡罗法数值模拟
分类号: TD353.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

锚杆支护方式已在煤矿井下巷道中得到广泛应用,特别是在煤巷中的应用已成为当前煤炭科学研究的热点和难点。针对煤巷围岩变形大、力学特性存在较大变异的特点,应用工程结构可靠度设计理论的方法来指导煤巷锚杆支护参数设计具有重要的理论意义和实用价值。本文在已有研究成果的基础上,采用理论研究、数值模拟、数学分析和实例分析等综合研究手段和方法,运用工程结构可靠性理论、系统可靠性理论、岩石力学和弹塑性力学等理论围绕煤巷锚杆支护结构可靠性研究主题进行了比较系统的分析,取得了如下成果:1、建立了煤巷锚杆支护结构可靠性和系统可靠性分析模型以及煤巷锚杆支护受采动叠加应力影响下的结构可靠性和系统可靠性模型。2、采用MATLAB优化工具箱实现几何优化法计算煤巷锚杆支护结构可靠度,并分析了该方法计算结构可靠度的适用条件。3、在MATLAB环境下实现蒙特卡罗法计算煤巷锚杆支护结构可靠度,开辟了煤巷锚杆支护结构可靠度计算的新途径。4、采用数值计算方法模拟了不同可靠度下的煤巷锚杆支护结构围岩变形和破坏情况,建立了可靠度与围岩变形的关系,验证了煤巷锚杆支护结构可靠性判别准则和所采用的结构可靠度计算系统的合理性和科学性。5、通过工程实例的计算结果,分析了煤巷不受采动影响下的可靠度和受采动影响下的可靠度变化情况,分别建立了两种情况下巷道支护参数与可靠度的关系,并建立了采动影响系数与可靠度的关系,为煤巷锚杆支护设计提供了理论依据。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
第一章绪论  8-19
  1.1 锚杆支护的技术经济优越性  8-9
  1.2 国外锚杆支护的发展  9-10
  1.3 我国煤巷锚杆支护技术的发展现状  10-11
  1.4 国内外结构可靠性理论研究及发展现状  11-14
  1.5 煤巷锚杆支护结构可靠性研究现状  14-15
  1.6 煤巷锚杆支护设计可靠性分析的必要性  15-17
  1.7 主要研究内容与研究方法  17-19
第二章工程结构可靠性理论简介与计算方法  19-41
  2.1 工程结构可靠性理论简介  19-21
  2.2 结构可靠度计算方法  21-29
  2.3 结构可靠度计算方法的选择  29-36
  2.4 系统的可靠度模型  36-39
  2.5 煤巷锚杆支护结构的系统可靠性模型  39
  2.6 本章小结  39-41
第三章煤巷锚杆支护结构的可靠性分析  41-65
  3.1 煤巷变形破坏的主要影响因素分析  41-43
  3.2 煤巷锚杆支护围岩稳定的判断依据及其准则  43
  3.3 煤巷顶板锚杆支护结构的可靠度  43-53
  3.4 煤巷两帮锚杆支护结构的可靠度  53-63
  3.5 煤巷锚杆支护结构的可靠度  63
  3.6 采动影响下煤巷锚杆支护结构的可靠度  63
  3.7 结构安全性判断标准  63-64
  3.8 本章小结  64-65
第四章数值模拟验证与分析  65-76
  4.1 现场地质条件  65-66
  4.2 数值方法与计算程序介绍  66-67
  4.3 煤巷数值模拟模型的建立与参数  67-68
  4.4 不同可靠度条件下的数值模拟  68-74
  4.5 可靠度与巷道变形参数的关系  74-75
  4.6 本章小结  75-76
第五章工程应用  76-83
  5.1 煤巷顶板锚杆支护结构可靠度计算  76-77
  5.2 煤巷两帮锚杆支护结构可靠度计算  77-78
  5.3 煤巷锚杆支护结构可靠度计算  78-79
  5.4 主要参数与可靠度的关系  79-82
  5.5 本章小结  82-83
第六章结论与展望  83-85
  6.1 主要结论  83-84
  6.2 展望  84-85
参考文献  85-88
攻读硕士学位期间主持和参与的科研项目与发表的学术论文  88-89
致谢  89

煤巷锚杆支护结构可靠性研究

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