工程动载作用下锚杆与围岩相互作用数值模拟研究

论文摘要

巷道是煤矿井下生产的脉络,锚杆由于经济、加固效果显著成为巷道主要的支护方式。但在实际生产中,工程动载扰动容易引起巷道的失稳。论文基于数值模拟软件FLAC/FLAC3D,首先研究了动力学开挖人工边界的两种处理方法,对比分析了加大模型底部边界和底部采用无反射静边界对模拟结果的影响。然后静力分析了巷道开挖时不同离层宽度对巷道顶板稳定性的影响及预应力锚杆的支护机理。最后在动力学分析模块,模拟了巷道迎头掘进开挖对后方锚杆支护巷道的影响,得出来迎头开挖时后方巷道表面点的应力响应规律、锚杆支护的响应规律,并判别出锚杆容易失效的位置。在卸压爆破方面,首先应用弹性应变能密度法预测冲击地压区域和确定卸压爆破参数。然后在软件内嵌的动力学模块模拟了爆破卸压过程中锚杆支护巷道的动力响应,得出了锚杆支护的动力响应规律、锚杆容易失效的部位以及应力波在巷道中的衰减规律。通过这两方面的研究,可以为动载作用下锚杆支护设计提供依据,以保证围岩的稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 课题的主要研究内容与研究方法
• 3D软件简介'>2 FLAC/FLAC^3D软件简介
• 3D简介'>2.1 FLAC/FLAC^3D简介
• 3D动力学模块介绍'>2.2 FLAC/FLAC^3D动力学模块介绍
• 3 动力学开挖人工边界不同处理方法影响分析
• 3.1 问题的提出
• 3.2 模型及参数
• 3.3 底边法向位移约束时边界尺寸影响分析
• 3.4 静态边界模拟结果影响分析
• 3.5 结论
• 4 巷道开挖及锚杆支护的数值模拟研究
• 4.1 问题的提出
• 4.2 锚杆支护巷道静力学模拟分析
• 4.3 锚杆支护巷道开挖扰动动力学模拟分析
• 4.4 结论
• 5 卸压爆破载荷下锚杆支护巷道动力响应模拟
• 5.1 问题的提出
• 5.2 卸压爆破参数的确定
• 5.3 卸压爆破载荷下锚杆支护巷道动力响应模拟
• 5.4 结论
• 6 结论
• 6.1 主要结论
• 6.2 课题研究的创新性
• 6.3 课题下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文