颗粒形状与埋深条件对土拱效应耦合影响的数值模拟分析

1

作者 段龙江 刘媛媛 +3 位作者 郭玉姝 全道刚 刘云飞 房倩 《华北科技学院学报》 2025年第4期67-75,89,共10页

本研究采用离散元数值模拟方法,系统分析颗粒形状(ball颗粒与clump颗粒)和埋深条件(深埋与浅埋)对土拱效应演化规律的影响。通过建立活动门试验的数值分析模型,结合力链、底部接触力及孔隙比等参数的动态变化,揭示土拱效应的微观力学机... 本研究采用离散元数值模拟方法,系统分析颗粒形状(ball颗粒与clump颗粒)和埋深条件(深埋与浅埋)对土拱效应演化规律的影响。通过建立活动门试验的数值分析模型,结合力链、底部接触力及孔隙比等参数的动态变化,揭示土拱效应的微观力学机制与宏观响应的关联。结果表明:深埋条件下围压较高,抑制颗粒运动并促进稳定力链网络的形成,土拱效应显著增强;浅埋模型中,clump颗粒因几何咬合作用更易形成局部应力集中,土拱效应优于ball颗粒。此外,提出的土拱率η指标定量表明,活动门位移量增大,土拱率η降低,可强化土拱效应。研究结果可为复杂地层条件下的地下工程荷载分布及结构设计提供相关理论参考。 展开更多

关键词 土拱效应 颗粒形状 埋深 离散元法 活动门试验

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浅埋超长孤岛工作面矿压规律及工作面尺度效应研究

2

作者 齐晓华 李彦云 张利 《山东煤炭科技》 2025年第6期18-23,共6页

针对龙华煤矿超长孤岛工作面顶板活动规律及矿压显现特征不明确的问题,采用现场实测、理论分析、数值模拟的方法对龙华煤矿400 m超长孤岛工作面矿压显现规律进行分析。结果表明:超长工作面矿压规律在倾向方向上具有来压异步性、传递性... 针对龙华煤矿超长孤岛工作面顶板活动规律及矿压显现特征不明确的问题,采用现场实测、理论分析、数值模拟的方法对龙华煤矿400 m超长孤岛工作面矿压显现规律进行分析。结果表明:超长工作面矿压规律在倾向方向上具有来压异步性、传递性和支护阻力分区差异性等特征。工作面上部初次平均来压强度28.4 MPa、中部平均强度24.1 MPa、下部平均强度20.4 MPa,动载系数1.31,其矿压显现主要集中在上部测区;来压顺序依次从工作面上部向中下部传递,来压步距由上到下依次增大;工作面超前支承压力具有明显的尺度效应,工作面长度增加到一定程度后,超前支承压力影响范围及强度并不会随着工作面长度的增加,出现明显的异常特征。研究结果为陕北矿区类似条件矿井安全高效开采提供一定借鉴依据。 展开更多

关键词 浅埋深 超长工作面 矿压规律 尺度效应

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上埋式涵洞基础埋深效应下的地基承载力研究 被引量：12

3

作者 冯忠居 李少杰 +5 位作者 郝宇萌 董芸秀 方元伟 胡海波 潘放 李军 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2019年第11期83-90,共8页

为探明上埋式涵洞基础埋置深度对地基承载力的影响,基于太沙基理论与顾安全公式,推导了适用于上埋式涵洞的地基承载力公式。利用有限元软件,分析了地基土的荷载-沉降(P-S)曲线随填土高度的变化规律,确定地基承载力容许值,将不同计算方... 为探明上埋式涵洞基础埋置深度对地基承载力的影响,基于太沙基理论与顾安全公式,推导了适用于上埋式涵洞的地基承载力公式。利用有限元软件,分析了地基土的荷载-沉降(P-S)曲线随填土高度的变化规律,确定地基承载力容许值,将不同计算方法得出的地基承载力容许值与有限元计算值进行对比分析,同时分析了涵顶和基底土压力随填土高度的变化规律,探讨了不同计算方法下地基土的抗剪强度对地基承载力的影响,通过工程实例验证本文公式的合理性。研究结果表明:①涵洞侧填土增强了地基土的抗剪强度,使涵洞地基承载力得到提高,其提高程度受到涵洞侧填土附加土压力的影响;②随着地基土的内摩擦角和黏聚力的增加,地基承载力分别呈非线性和近似线性增长趋势,且内摩擦角对地基承载力的影响程度明显大于黏聚力;③本文公式计算的地基承载力与有限元计算值符合较好,且本文公式得出的地基承载力远远大于涵洞基底土压力,符合现场涵洞地基处于安全状态的实际情况。研究成果可为确定上埋式涵洞地基承载力提供理论支撑。 展开更多

关键词 上埋式涵洞 埋深效应 地基承载力 有限元分析 现场试验

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浅埋深薄基岩综放覆岩运移规律的埋深效应研究 被引量：11

4

作者 刘全明 《煤炭工程》 北大核心 2016年第3期81-84,共4页

采用相似模拟实验的方法,研究了浅埋深薄基岩条件下综放开采覆岩运移规律的埋深效应,结果表明:浅埋深薄基岩条件下,虽然埋深不同,综放采场覆岩均形成了稳定的"悬臂梁+铰接岩梁+拱"结构,松散层和地表会随着"铰接岩梁"... 采用相似模拟实验的方法,研究了浅埋深薄基岩条件下综放开采覆岩运移规律的埋深效应,结果表明:浅埋深薄基岩条件下,虽然埋深不同,综放采场覆岩均形成了稳定的"悬臂梁+铰接岩梁+拱"结构,松散层和地表会随着"铰接岩梁"周期性失稳而滞后工作面成整体切落式垮落,地面出现台阶式下沉,工作面与地表沟通,进而直接破坏覆岩含水层和地表水系,生态环境遭受严重的破坏;随着埋深的增加,地表最大下沉值增加,最大下沉量位置距工作面的距离增大。 展开更多

关键词 浅埋深 薄基岩 综放开采 覆岩运移 埋深效应

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基于SPH-FEM耦合法的土体爆炸效应数值研究 被引量：18

5

作者 王维国 陈育民 +1 位作者 刘汉龙 张智超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期2104-2110,共7页

岩土体爆炸破坏问题是岩土工程领域的研究热点,为开展小当量集团装药在不同埋置深度时的土中爆炸效应分析研究,在LS-DYNA框架内建立基于光滑粒子流体动力学-有限元耦合方法(SPH-FEM)的砂土地基爆炸效应分析模型。计算结果表明:浅埋装药... 岩土体爆炸破坏问题是岩土工程领域的研究热点,为开展小当量集团装药在不同埋置深度时的土中爆炸效应分析研究,在LS-DYNA框架内建立基于光滑粒子流体动力学-有限元耦合方法(SPH-FEM)的砂土地基爆炸效应分析模型。计算结果表明:浅埋装药时最大爆坑深度到达时刻远在最大爆坑直径之前,地基表层砂土体剪切流场对爆坑直径的发展具有决定性作用;随着药包埋置深度的增加存在一个临界爆坑直径,爆坑直径近似认为只与药包当量和埋置深度相关,经简化与经验假定之后得到的爆坑直径与埋药深度之比与比例距离近似呈直线关系;砂土中爆炸波在近区表现为强间断的冲击波形式,压缩作用是造成近区砂土大变形流动的主要因素,而在爆炸远区则转变为连续的应力波形式;土中爆炸波峰值压力随比例爆距的衰减规律与经验曲线基本一致。研究结果可以为地基工程的抗爆设计及加固提供参考。 展开更多

关键词 SPH-FEM耦合法 爆炸效应 埋置深度 临界爆坑直径 峰值压力

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基于金属磁记忆评价裂纹埋深对激光熔覆层应力的影响 被引量：4

6

作者 刘彬 贡凯 +1 位作者 乔岩欣 董世运 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期241-248,共8页

利用金属磁记忆技术对裂纹/应力交互影响的Fe314合金激光熔覆层应力状态进行了评价.基于"当量法",通过机加工方法在Fe314合金激光熔覆层中加工宽度恒定,埋深分别为2.5,3.0,3.5和4.0 mm的规则矩形槽模拟不同埋深的裂纹,研究了... 利用金属磁记忆技术对裂纹/应力交互影响的Fe314合金激光熔覆层应力状态进行了评价.基于"当量法",通过机加工方法在Fe314合金激光熔覆层中加工宽度恒定,埋深分别为2.5,3.0,3.5和4.0 mm的规则矩形槽模拟不同埋深的裂纹,研究了裂纹埋深对Fe314合金激光熔覆层磁场强度法向分量H_p(y)的影响规律.利用SEM对Fe314合金激光熔覆层微观组织进行观察,结合其微观组织特征分析了对H_p(y)的影响.结合压磁理论,澄清了金属磁记忆评价裂纹/应力交互作用下Fe314合金激光熔覆层应力状态的机理,获得裂纹埋深、载荷及H_p(y)梯度变化值K间关系.结果表明,随载荷增大,磁畴的有序转变导致H_p(y)曲线以过0点为中心呈顺时针转动,H_p(y)曲线斜率与幅值逐渐变大,裂纹处K逐渐变大;各向异性组织及层间界面引起应力集中,从而导致H_p(y)曲线波动明显;载荷相同时,裂纹处K随裂纹埋深增大呈二次多项式规律减小;裂纹埋深相同时,裂纹处K随载荷增大而增大;裂纹埋深越小,载荷对裂纹处K影响越明显.裂纹埋深大于3.0 mm时,Fe314合金激光熔覆层变形能力弱于45钢变形能力从而导致裂纹处K随载荷增大的速率较慢. 展开更多

关键词 Fe314合金激光熔覆层 金属磁记忆 交互影响 应力评价 裂纹埋深

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盾构埋深对软土土拱效应影响分析 被引量：9

7

作者 徐伟忠 刘树佳 廖少明 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2017年第S1期65-69,共5页

软土盾构深埋隧道竖向荷载的选取直接关系到工程的经济性与安全性。在软土地层的盾构隧道设计是否需要考虑土拱效应,关系到盾构设计的荷载取值。从应力场变化和不均匀变形的角度,分析土压力拱的作用机理,得到管-土刚度埋深对"土拱... 软土盾构深埋隧道竖向荷载的选取直接关系到工程的经济性与安全性。在软土地层的盾构隧道设计是否需要考虑土拱效应,关系到盾构设计的荷载取值。从应力场变化和不均匀变形的角度,分析土压力拱的作用机理,得到管-土刚度埋深对"土拱效应"的影响。软土中盾构隧道埋深越大,拱效应发挥越充分,但土拱效应比例值与埋深并非线性关系。盾构在软土2倍直径埋深及以下深部地层中开挖,土拱效应开始发挥作用。当埋深达4D时,拱效应发挥至23%。埋深范围与软土拱效应比例的对应,对软土隧道竖向荷载的取值有一定指导意义,可为后期软土不同埋深的盾构设计提供依据。 展开更多

关键词 软土盾构 土拱效应 埋深影响

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库车坳陷大北—克拉苏深层构造带有效储层埋深下限预测 被引量：30

8

作者 王波 张荣虎 +2 位作者 任康绪 罗鹏 刘春 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期212-218,共7页

白垩系巴什基奇克组是库车坳陷大北—克拉苏深层构造带一套优质储层和主要产层,其埋深大于5 000m,岩心资料缺乏,有效储层分布预测难度大。应用模型预测法、测井孔隙度包络线法、有效储层占砂岩厚度百分比法和盆模正演法4种方法,对大北... 白垩系巴什基奇克组是库车坳陷大北—克拉苏深层构造带一套优质储层和主要产层,其埋深大于5 000m,岩心资料缺乏,有效储层分布预测难度大。应用模型预测法、测井孔隙度包络线法、有效储层占砂岩厚度百分比法和盆模正演法4种方法,对大北—克拉苏深层构造带有效储层的埋深下限进行了预测。由于方法本身和资料品质的差异性,在不同构造区带不同方法预测的相对可靠程度以及结果有差异。采用储层评价中常用的"权重"评价法,根据各种方法的可靠程度,给予不同的权重系数,对大北—克拉苏深层构造带综合评价表明,其有效储层埋深下限约为8 000～8 300m,其中大北区带约为8 200m,克深区带约为8 300m,克深北区带和克深南区带约为8 100m,拜城北区带约为8 000m。有效储层占砂岩厚度百分比是深部储层评价的重要参数,大北—克拉苏深层构造带巴什基奇克组储层埋深与有效储层占砂岩厚度百分比呈三次幂关系,可以利用储集层的埋深范围,反过来求其有效储层厚度。 展开更多

关键词 有效储层 埋深下限 巴什基奇克组 白垩系 大北—克拉苏深层构造带 库车坳陷

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深部强矿压矿井煤层覆岩爆破卸压机理研究 被引量：2

9

作者 王永军 孟凡贞 +4 位作者 吕文茂 张垚 赵春虎 钟林华 胡东祥 《中国矿业》 北大核心 2024年第S02期325-329,共5页

为实现深部矿井开采强矿压的高效治理,本文提出首先在煤层覆岩顶板布置“U”型巷道,然后对“U”型巷道中间的岩层进行集中爆破卸压的强矿压治理方案。以西北矿区某深部强矿压矿井为研究背景,在两种岩性的坚硬顶板中,各设计了两种不同埋... 为实现深部矿井开采强矿压的高效治理,本文提出首先在煤层覆岩顶板布置“U”型巷道,然后对“U”型巷道中间的岩层进行集中爆破卸压的强矿压治理方案。以西北矿区某深部强矿压矿井为研究背景,在两种岩性的坚硬顶板中,各设计了两种不同埋深的“U”型巷道布置方案,分别是埋深-800 m、-825 m和埋深-850 m、-875 m。研究结果表明,采用“U”型巷道岩层爆破后,煤层采动过程中的采场应力、位移均有所减小。而“U”型巷道爆破卸压效果不仅与相对层间距有关,还与“U”型巷道所在岩层的岩性有关。在岩层岩性相同的情况下,“U”型巷道与下煤层的相对层间距越小,采场爆破卸压效果越好。 展开更多

关键词 强矿压 "U"型巷道 埋深 爆破卸压 卸压效果

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不同埋置深度条形药包爆炸挤密黄土规律分析 被引量：1

10

作者 李海超 黄晨旭 张艳萍 《国防交通工程与技术》 2019年第6期9-13,共5页

为了满足部队急、战时在黄土地区抢建道路的需求,利用ANSYS/LS-DYNA软件对爆炸挤密法中不同埋置深度的条形药包对黄土的挤密效果进行研究。从外观特征、密度等值面等方面发现了炸药能量在竖直方向上有所泄露的现象,进而通过应力型耦合... 为了满足部队急、战时在黄土地区抢建道路的需求,利用ANSYS/LS-DYNA软件对爆炸挤密法中不同埋置深度的条形药包对黄土的挤密效果进行研究。从外观特征、密度等值面等方面发现了炸药能量在竖直方向上有所泄露的现象,进而通过应力型耦合系数的实验数据,定量地计算了炸药的比例爆炸埋深在1.0~2.0 m/kg 1/3的条件下能量在竖直、水平方向上的泄露程度。进一步结合爆腔体积数据,发现了在浅埋深条件下土体挤密效果与比例爆炸埋深、药包间距的规律。最后为爆炸挤密法处理地基施工提出建议。 展开更多

关键词 爆炸挤密法 挤密效果 比例爆炸埋深 耦合系数

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浅埋隧道不同埋深下初期支护效应变化分析

11

作者 亓桂峰 王犇 《山西建筑》 2012年第17期197-198,共2页

以工程实例为背景,采用数值模拟的方法,对浅埋隧道在不同深度下(15 m,20 m,25 m,30 m,40 m)初期支护时的支护效应进行了分析,同时对支护时的不同力学特性作了阐述,为今后类似工程建设积累了经验。

关键词 浅埋隧道 埋深 初期支护 支护效应

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水雷冲击掩埋的一维-三维模型预测

12

作者 Peter C Chu 王驰 籍顺心 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期679-710,共32页

当圆柱体或非圆柱体海军水雷通过空气、水和沉积物下落时,水雷冲击掩埋状态预测模型建立了一段时间历程.模型的输出是预测水雷在空气和水柱中的运动轨迹、在沉积物中的掩埋深度和方向,以及雷体在掩埋物中凸出部分的高度、面积和体积.模... 当圆柱体或非圆柱体海军水雷通过空气、水和沉积物下落时,水雷冲击掩埋状态预测模型建立了一段时间历程.模型的输出是预测水雷在空气和水柱中的运动轨迹、在沉积物中的掩埋深度和方向,以及雷体在掩埋物中凸出部分的高度、面积和体积.模型的输入包括环境、水雷特征和初始释放状态等参数.综述近30年来水雷冲击掩埋预测模型从一维到三维的发展情况:(1)一维模型预测了在水雷降落角度恒定时的水雷质心的垂向位置;(2)二维模型预测了水雷质心在(x,z)二维平面中的位置以及绕y轴的旋转情况;(3)三维模型预测了水雷质心在(x,y,z)三维空间里的位置以及绕x,y和z轴的旋转情况.这些模型均通过从水雷冲击掩埋试验中获得的实验数据进行了验证.一维模型只求解了在沿z轴方向运动的一个动量方程,它不能很好地预测水雷的运动轨迹和掩埋深度.二维模型仅限于水雷在(x,z)平面中的运动状态预测,而且要求雷体周围的流体是静止的,另外,使用了不准确的阻尼系数和不精确的沉积物动力学.因此,二维模型在水雷的运动轨迹和埋藏深度的预测上误差很大(比在Monterey湾砂底观察的深度大6～10倍).三维模型能很好地预测圆柱体、近圆柱体以及实验用的Manta和Rockan等水雷的运动轨迹和掩埋深度. 展开更多

关键词 水雷冲击掩埋预测 Kirchhoff-Kelvin方程 冲击掩埋预测模型 IMPACT25/28 IMPACT35 阻力和 升力及其力矩 平移速度 方位 掩埋深度 沉积物动力学 三维坐标系 水雷形状效应 柱形水雷 Manta水雷 Rockan水雷

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浅埋薄基岩综放工作面矿压显现规律埋深效应 被引量：5

13

作者 刘全明 于雷 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第2期55-57,共3页

采用相似模拟实验和现场实测相结合的方法,研究了埋深对浅埋深薄基岩综放工作面矿压显现规律的影响。研究结果表明:浅埋深薄基岩煤层赋存条件下采用综放开采,当煤层和基岩厚度相同时,煤层埋藏深度的变化(黄土层厚度变化)对综放工作面覆... 采用相似模拟实验和现场实测相结合的方法,研究了埋深对浅埋深薄基岩综放工作面矿压显现规律的影响。研究结果表明:浅埋深薄基岩煤层赋存条件下采用综放开采,当煤层和基岩厚度相同时,煤层埋藏深度的变化(黄土层厚度变化)对综放工作面覆岩的结构影响不大,均形成"组合悬臂梁+铰接岩梁+拱"的结构;埋深越大,综放工作面周期来压步距越小,但动载系数及支架循环末阻力随之增大。 展开更多

关键词 浅埋深 薄基岩 综放工作面 矿压显现 埋深效应

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