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论巷道支护数值模拟研究及应用

【计算机仿真技术论文】摘要:上个世纪70年代后期到80年代,是巷道围岩稳定理论空前发展时期,进入21世纪,为了更好的研究巷道围岩稳定问题。充分引用计算机数值模拟处理复杂岩土工程及力学问题。三维快速拉格朗日法是一种基于三维显示有限差分法的数值分析方法。五沟煤矿的南一采区回风巷,经数值分析后,确定了合理的支护参数,取得了良好的经济致益。并且安全得到了保障。
关键词:巷道支护;数值模拟;经济效益;安全保障
0 前言
三维快速拉格朗日分析采用了显示有限差分格式来求解场的控制微分方程,并应用了混合单元离散模型,可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形,尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等领域有其独到的优点。三维快速拉格朗日分析程序FLAC3D具有强大的后处理功能。很适用采矿设计中评估断层的影响、地质体的锚固分析等数值模拟。
1 FLAC3D的计算原理
快速拉格朗日分析程序有很强的分析功能,其基本思想是:通过对三维介质的离散,使所有外力与内力集中于三维网络节点上,进而将连续介质运动定律转化为离散节点上的牛顿定律;时间与空间的导数采用沿有限空间与时间间隔线性变化的有限差分来近似;将静力问题当作动力问题来求解,运动方程中惯性项用来作为达到所求静力平衡的一种手段。
2 南一采区回风巷计算条件
五沟煤矿南一采区回风巷埋深-375m,两帮为煤,底板为砂岩,并伴有泥岩,岩性f=4-6;断面形式为梯形,高3.7m,上底3.8m,下底4m;支护方式采用锚网梁支护,锚杆18×2200,间距800×800,喷厚90ram。
数值模拟采用FLAC-3D计算程序完成。参考相关经验将围岩定为不稳定围岩。
3 南一回风巷的三维弹塑性分析
为了进行对比,计算中锚杆间距分别取800×800mm和900×900mm。
3.1 计算模型及初始状态
巷道支护计算网格图中网格剖分采用FLAC-3D完成,采用单元形态为六面体单元。
然后分别绘制锚杆间距为800×800
 
 
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