XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022
Разработка взаимодействия арочной крепи с породами
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Рассмотрим взаимодействие арочной крепи с породами в объемной постановке и в отличии от ранних решений это выполним с уточнениями построения сетки
Вначале мы построим модель горного массива применяя команду блок
Для простоты у нас будет 1 блок с общими свойствами:
Модуль упругости 3е9
Коэфициент пуассона
Плотность, кг
А также введем материал для арочной крепи
Очевидно, что имея 2 материала в случае необходимости можно будет ввести и 3 и 4 тый
Т.е. методически мы уже это будем уметь.
Например, можно было бы задать блок пород для зоны крепи и следующий блок ниже почвы пласта
Но обойдемся одним блоком
Мы созданим еще блок на месте где будет выработка и крепь. Это для того чтобы этот не большой блок разбить мелкой сеткой, что бы иметь здесь , где будут действовать концентрации напряжений более точный расчет
Создав, арочную крепь мы разобьем вначале ее линии на мелкие части командой:
Lesize, номер линии, шаг
Что бы сетка крепи была мелкой также поступим и слиниями малого блока
Заметим, что мелкая сетка замедляет решение
Как выбираем размеры модели? так что бы их дальнейшее увеличение не меняло напряжения на секциях крепи. Считают что это выполняется если размер блока – ширина будет не менее чем в 5 раз больше самого большого размера крепи или выработки, например ширина крепи 4 м тогда ширина модели должна быть как минимум 20 м
/NOPR !переход к объемной задачеКолемді есепке шығу
/PMETH,OFF,0
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0
/GO
/prep7! переходкпрепроцессору, препоцессорға шығу
/units,si! Использовать систему СИ, си жұесі
ET,1,SOLID92! выбор типа конечного элементаНағыз керекті Соңғы !Элемент
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0 !данные о температуре(отключить)температураны есепке !алмау
! МАТЕРИАЛ порода, жыныс
MPDATA,EX,1,,2e9 !модуль упругостисерпімді модуль
MPDATA,PRXY,1,,0.35 !коэффициент Пуассонапуасон коэфициенті
MPDATA,DENS,1,,3000 !плотность, тығыздық гравитацияны қолданғанда !керек
! крепь бекіткіш
MPDATA,EX,2,,3e11 !модуль упругости, серпімді модуль
MPDATA,PRXY,2,,0.25 !коэффициент Пуассона
MPDATA,DENS,2,,7000 !плотность
! Геометризация
Block,-12,12,-20,200,0,20!x1,x2,y1,y2,z1,z2 ! блок породы, Жаныс блогі
Block,-3,3,-1,3,10,4!x1,x2,y1,y2,z1,z2 ! блок породы для мелкой сетки, !Жаныс блогі
VSBV, 1, 2
Block,-3,3,-1,3,10,4!x1,x2,y1,y2,z1,z2 ! блок породы для мелкой сетки, !Жаныс блогі
vglue, all !
Cyl4,0,0,1.5,0,0,180,10 !Xс,Yс,R1,U1,R2,U2,Lвыработка, қазбаны жасау
Vsbv,1,3 ! вырезать арочную полость в породе, аркалық тесікті кесу
Cylind,1.5,1.3,9.5,9.65,0,180 ! r1,r2,z1,z2,y1,y2 !создать крепь в нужном !месте? Бекіткішті керекті ауданда жасау
! разобьем арку на малые части а потом скопируем её 5 раз вдоль выработки !создавей закрепление почти до забоя
Lesize, 21, 0.05 ! пореречные - сечение
Lesize, 15, 0.05
Lesize, 41, 0.05
Lesize, 13, 0.05
Lesize, 42, 0.05 ! вдоль - сечение
Lesize, 44, 0.05
Lesize, 45, 0.05
Lesize, 43, 0.05
! арки - линии
Lesize, 14, 0.05
Lesize, 40,0.05
Lesize, 20, 0.05
Lesize, 19, 0.05
! копирование арок 5 раз арка бекіткішті 5 рет көшіреміз
! возможно придется заново копировать в меню!
FLST,3,1,6,ORDE,1
FITEM,3,1
VGEN,5,P51X, , , , ,-0.5, ,0
vglue, all !объединяем (склеиваем) жыныстарды және аркаларды !жапсырамыз
!Разбиваем линии малого блока
!вертикали
Lesize, 32, 0.2
Lesize, 30, 0.2
Lesize, 25, 0.2
Lesize, 27, 0.2
! горизонталипоперек
Lesize, 29, 0.2
Lesize, 31, 0.2
Lesize, 26, 0.2
Lesize, 28, 0.2
! горизонталивдоль
Lesize, 36, 0.2
Lesize, 33, 0.2
Lesize, 34, 0.2
Lesize, 35, 0.2
! Строим сетку для породы и секций арочной крепи Жыныс және арка
!бекіткіштерге торды қурастыру
! для крепи, бекіткішке
! узнать номера объемов объектов объектілердін номірлерді көру
type,1
mat,2
vmesh, 1 !1, 2,7,8,9 Номера объемов крепи бекіткіштердін көлемдердін !номірлер
vmesh,3
vmesh,8
vmesh,9
vmesh,10
!порода
type,1
mat,1
vmesh,11
type,1
mat,1
vmesh,12
Получение графиков командой Гра
!Расчёт напряжений
/POST1
!Деформированная форма
SET,FIRST
PLDISP,1
!Поля напряжений
AVPRIN,0,0,
PLNSOL,S,X,0,1!Напряжения сигма х
AVPRIN,0,0,
*VWRITE, s,x
A4, E10.3, 2X, D8.2
PLNSOL,S,Y,0,1!Напряжения сигма у
AVPRIN,0,0,
PLNSOL,S,XY,0,1!Напряжения сигма тау ху
AVPRIN,0,0,
!PLNSOL,S,EQV,0,1!Интенсивность !напряжений сигма i
!Графики напряжений вдоль АС
!Определить путь АС по двум точкам, !число разбиений 100
PATH,A1C1,2,30,100! а 30!?
PPATH,1,0,0,0,9.575,0,!Первая координата над крепью выше 0,3 по кровле
PPATH,2,0,-2,0,9.575,0,!Вторая !координата точки,
!определяющая путь
!отобразить на путь напряжения сигма х !переменная эс х
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
PDEF,Sx,S,X,AVG!
!отобразить на путь напряжения сигма у, !переменная эс у
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
PDEF,Sy,S,Y,AVG
!отобразить на путь напряжения ТАУ xу, !переменная Txy
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
!PDEF,Txy,S,XY,AVG
!отобразить на путь ИНТЕНСИВНОСТЬ напряжения сигма i,
! переменная Si
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
!PDEF,Si,S,EQV,AVG
!ПОСТРОИТЬ ГРАФИЧЕСКИ
/PBC,PATH,,0
PLPATH,SX,SY,TXY,SI
!Перемещения вдоль оси OY
Построим напряжени по линии над осью выработки на расстоянии от высшей точки арки 0.05м
Радиус 1.5м значит
Х =0
У = 1.5+0.05 = 1.55
Z1= 0
z2 = 10-15 м
параметры команда Гра
!Расчёт напряжений
/POST1
!Деформированная форма
SET,FIRST
PLDISP,1
!Поля напряжений
AVPRIN,0,0,
PLNSOL,S,X,0,1!Напряжения сигма х
AVPRIN,0,0,
*VWRITE, s,x
A4, E10.3, 2X, D8.2
PLNSOL,S,Y,0,1!Напряжения сигма у
AVPRIN,0,0,
PLNSOL,S,XY,0,1!Напряжения сигма тау ху
AVPRIN,0,0,
!PLNSOL,S,EQV,0,1!Интенсивность !напряжений сигма i
!Графики напряжений вдоль АС
!Определить путь АС по двум точкам, !число разбиений 100
PATH,A1C1,2,30,100! а 30!?
PPATH,1,0,0,1.5,7,0,!Первая координата над крепью выше 0,3 по кровле
PPATH,2,0,0,1.5,11,0,!Вторая !координата точки,
!определяющая путь
!отобразить на путь напряжения сигма х !переменная эс х
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
PDEF,Sx,S,X,AVG!
!отобразить на путь напряжения сигма у, !переменная эс у
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
PDEF,Sy,S,Y,AVG
!отобразить на путь напряжения ТАУ xу, !переменная Txy
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
!PDEF,Txy,S,XY,AVG
!отобразить на путь ИНТЕНСИВНОСТЬ напряжения сигма i,
! переменная Si
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
!PDEF,Si,S,EQV,AVG
!ПОСТРОИТЬ ГРАФИЧЕСКИ
/PBC,PATH,,0
PLPATH,SX,SY,TXY,SI
!Перемещения вдоль оси OY
Рисунок 1. Конечная элементная сетка
Рисунок 2. Напряжение на различных уровнях от крепи
Максимальное напряжение, около 13 760 760 па н/м2=кг/10*10000 см = 137.6 кг/см2, около предела прочности породы на сжатие
Для уточнения напряжений под опорами:
Cylind,1.5,1.48,9.5,9.65,0,180 ! r1,r2,z1,z2,y1,y2 создать крепь в нужном !месте?
Х= -2
Х= 2
У=0
Z= 9.575 середина арки, для симметричной арки
Х1=0 х2=-2
Рисунок 3. Напряжение под опорой арки
Огромное сжатие 87 662 330 па это 876, 6 кг/см2 арка начнет внедряться в почву, необходимо расширение опор, начиная с глубины работ 200 м.