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基于尖点突变模型巷道层状围岩失稳机制及判据研究
  • ISSN号:0253-9993
  • 期刊名称:《煤炭学报》
  • 时间:0
  • 分类:TD325[矿业工程—矿井建设]
  • 作者机构:成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51208069); 四川省应用基础研究计划资助项目(2014JY0083)
中文摘要:

巷道顶部围岩受力系统是高度非线性的复杂大系统,尤其是层状围岩的突变失稳问题更是目前实际工程中的难点和科学研究的重点。在基于层状围岩稳定性地质力学模型和势能函数的基础上,建立了弯折失稳破坏的尖点突变模型,注重研究系统状态发生突变时外界的控制条件,主要阐述非线性系统从连续渐变状态走向系统性质的突变,并据此分析了层状围岩突变失稳破坏过程中的能量转化发生机理。基于定态曲面方程和分支曲线方程,推导得出系统失稳的充要力学条件,建立了符合实际的岩体破坏分析方法和失稳判据,揭示围岩的稳定性主要由外力(P,q),岩体的弹性模量(E),容重(γc),层间极限剪应力(pt)以及几何形态(l,h)控制,并提出了防护建议。结合矿区巷道围岩实例,运用尖点突变失稳判据预测分析结果与实际情况相符合。

英文摘要:

Layered rock mass has some obvious anisotropic mechanical properties and the rock system is of high non- linear and complexity. The cusp catastrophic model of the bending failure of layered rock mass ( rock beam) based on the geological mechanical model and the potential energy function is proposed, that is used in the study on outside con- trol condition when catastrophe happens to system state, and mainly expatiate on how nonlinear system tends towards system character catastrophe from continuous gradual change state. The mechanism of releasing energy in catastrophe process was analyzed by using this theory. According to the function of stationary curved surface and branch curve, the necessary-sufficient mechanical conditions of system instability were derived. The method and the instability criterion were developed to analyze the stability of layered rock mass. The instability criterion of rock beam reveals that the sta- bility of layered rock mass is controlled by the external force (P,q),the modulus of the elasticity (E), the severe of rock mass (γc), the interlayer shear stress (pt) and the geometry (l, h). Combined with the mine examples, the result of stability analysis of roadway surrounding rock by applying the cusp catastrophe criterion of instability is in accord- ance with the actual situation. It shows that the criterion is scientific, effective and reliable. Meanwhile, the evaluation model provides a reference for the stability evaluation of surrounding rock and production.

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期刊信息
  • 《煤炭学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国煤炭学会
  • 主编:刘峰
  • 地址:北京和平里煤炭科学研究总院《煤炭学报》编辑部
  • 邮编:100013
  • 邮箱:mtxb@vip.163.com
  • 电话:010-84262930 84262340
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-9993
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2190/TD
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 1992年首届全国优秀科技期刊二等奖,1997年全国第二届优秀科技期刊一等奖,1999年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:45064