構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)協(xié)同作用下對(duì)覆巖變形影響研究.pdf

1、本文以鶴煤八礦主井煤倉(cāng)為工程應(yīng)用背景，采用理論分析、巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)試、相似材料模實(shí)驗(yàn)、數(shù)值實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等研究方法，對(duì)覆巖在構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)協(xié)同作用下破壞區(qū)域進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析和研究。
　　把覆巖復(fù)雜空間曲面離散，利用微分幾何理論，求出某點(diǎn)的最大、最小主曲率半徑，結(jié)合覆巖厚度、力學(xué)參數(shù)求得構(gòu)造主應(yīng)力。為了較為準(zhǔn)確的計(jì)算采動(dòng)應(yīng)力，對(duì)影響預(yù)計(jì)精度的四種因素進(jìn)行了優(yōu)化：
　?、匍_(kāi)采微單元的大小，通過(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)方法確定了開(kāi)采微

2、單元的邊長(zhǎng)d與工作面長(zhǎng)L和深厚比D成函數(shù)關(guān)系；
　?、谕ㄟ^(guò)工作面煤層底板等高線擬合空間曲面方程，在此基礎(chǔ)上求得開(kāi)采微單元形心點(diǎn)處的傾角及傾向，進(jìn)而求得開(kāi)采微單元對(duì)覆巖移動(dòng)變形的影響；
　　③運(yùn)用六節(jié)點(diǎn)三角形有限單元法預(yù)計(jì)開(kāi)采微單元形心點(diǎn)處的煤厚；
　?、芡ㄟ^(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)方法，根據(jù)不同的GSI值，計(jì)算覆巖內(nèi)不同高程主要影響半徑的大小，擬合出主要影響半徑指數(shù)n與綜合抗壓強(qiáng)度Rc之間的函數(shù)關(guān)系。
　　把采動(dòng)應(yīng)力按照坐標(biāo)軸旋

3、轉(zhuǎn)方法，轉(zhuǎn)化到以構(gòu)造主應(yīng)為坐標(biāo)軸的新坐標(biāo)系中，然后經(jīng)過(guò)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，使兩個(gè)坐標(biāo)系的應(yīng)力轉(zhuǎn)化為同一坐標(biāo)系的應(yīng)力，按照D-P準(zhǔn)則判斷覆巖的破壞區(qū)域及特定點(diǎn)位的應(yīng)力大小，若應(yīng)力差大于零，表明覆巖不破壞；應(yīng)力差等于零，表明覆巖處于臨界狀態(tài)；應(yīng)力差小于零，表明覆巖破壞。
　　通過(guò)相似材料模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，采動(dòng)應(yīng)力在煤倉(cāng)處傾向方向與相似材料模擬結(jié)果誤差為12.6％，豎直方向誤差為19.0%。構(gòu)造應(yīng)力與采動(dòng)應(yīng)力協(xié)同作用下，預(yù)計(jì)值與實(shí)測(cè)值比較結(jié)