XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022
Разработка взаимодействия арочной крепи с породами при образовании пластических зон
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Проведение горной выработки нарушает равновесное состояние пород и приводит к перераспределению напряжений в окружающем ее массиве, причем интенсивность напряжений на контуре выработки намного больше, чем в нарушенном массиве. Повышенные напряжения на контуре выработки приводят к образованию вокруг нее зоны неупругих деформаций. Структура зоны и характер деформирования пород в ней зависит от глубины заложения выработки, типа пород и их физико-механических и реологических свойств, размера выработки, типа и характеристики крепи.
Многообразие горно-геологических и горнотехнических условий эксплуатации выработок, и связанного с ними механизма взаимодействия пород и крепи, обусловило появление целого ряда различных механических моделей состояния массива пород вокруг горных выработок.
Вокруг выработки образуются две зоны: зона упругих деформаций и зона разрушенных пород. Зона разрушенных пород подчиняется законам механики сыпучей среды. Породы за пределами этой зоны рассматриваются как упругая среда и к ней применимы положения теории упругости.
Имеем 2 стадии образования пластических деформаций в породе
По всему контуру крепи
В зоне концентрации напряжений
Второй пункт обычно протекает после формирования общей пластической зоны
Рисунок 1- Построение клинообразной зоны
Рисунок 2 - Построение клинообразной зоны
Рисунок 3 - Напряжения с клинообразной зоной
Уменьшение максимальных сжимающих напряжений, перераспределение между горизонтальной и вертикальной составляющей
Рисунок 4 - Без клинообразной зоны с обычной пласт зоной
Код программы:
/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! переход к препроцессору,
/units,si! Использовать систему СИ,
ET,1,SOLID92! выбор типа конечного элемента
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0 !данные о температуре(отключить
! МАТЕРИАЛ порода,
MPDATA,EX,1,,2e9 !модуль упругости
MPDATA,PRXY,1,,0.35 !коэффициент Пуассона
MPDATA,DENS,1,,3000 !плотность, крепь
MPDATA,EX,2,,3e11 !модуль упругости
MPDATA,PRXY,2,,0.25 !коэффициент Пуассона
MPDATA,DENS,2,,7000 !плотность
! материал пласт зоны почти в 12 раз меньше
MPDATA,EX,3,,1e8 !модуль упругости
MPDATA,PRXY,3,,0.4 !коэффициент Пуассона
MPDATA,DENS,3,,7000 !плотность
!клинообразная плас зона
MPDATA,EX,4,,1e8 !модуль упругости
MPDATA,PRXY,4,,0.45 !коэффициент Пуассона
MPDATA,DENS,4,,7000 !плотность
! Геометризация
Block,-12,12,-20,200,0,20!x1,x2,y1,y2,z1,z2 ! блок породы
Block,-3,3,-1,3,10,4!x1,x2,y1,y2,z1,z2 ! блок породы для мелкой сетки,
VSBV, 1, 2
Block,-3,3,-1,3,10,4!x1,x2,y1,y2,z1,z2 ! блок породы для мелкой сетки,
vglue, all !
Cyl4,0,0,1.5,0,0,180,10 !Xс,Yс,R1,U1,R2,U2,L !выработка
Vsbv,1,3 ! вырезать арочную полость в породе
Cylind,1.5,1.3,9.5,9.65,0,180 ! r1,r2,z1,z2,y1,y2 !создать крепь в нужном месте
! 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
!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
! создаем пласт зону
Cylind,1.6,1.5,9.48,9.67,0,180 ! r1,r2,z1,z2,y1,y2 !создать пла зону в нужном !месте. Пласт зонаны керекті ауданда жасау
VSBV, 4, 3
Cylind,1.6,1.5,9.48,9.67,0,180 ! r1,r2,z1,z2,y1,y2
vglue,all
.................................................................................................................................................................
! разбиваем линии пласт зоны
Lesize, 63, 0.05 !
Lesize, 64, 0.05
Lesize, 67, 0.05
Lesize, 22, 0.05
Lesize, 69, 0.05 !
Lesize, 43, 0.05
Lesize, 65, 0.05
Lesize, 68, 0.05
Lesize, 62, 0.05 !
Lesize, 42, 0.05
Lesize, 66, 0.05
Lesize, 19, 0.05
!склеим
Vglue,all
!Развитие пластичной зоны в клинообразную
!Cylind,1.6,1.5,9.48,9.67,0,180 ! r1,r2,z1,z2,y1,y2
K, 401, 0,1.52,9.52,
K, 402, 0,1.52,9.63,
K,403,0,1.7,9.57,
A,401,402,403
! Для оси вращения
K, 404, 0,1.5,9.48,
K, 405, 0,1.5,9.67,
vrotat,13,,,,,,404,405,90, ! образование площади в объем вокруг двух точек
vrotat,13,,,,,,404,405,-90,
! сюда код от вычитания
FLST,2,2,6,ORDE,2
FITEM,2,4
FITEM,2,6
FLST,3,2,6,ORDE,2
FITEM,3,2
FITEM,3,-3
VSBV,P51X,P51X
! снова вставляем клин
K, 401, 0,1.52,9.52,
K, 402, 0,1.52,9.63,
K,403,0,1.7,9.57,
A,401,402,403
! Для оси вращения
K, 404, 0,1.5,9.48,
K, 405, 0,1.5,9.67,
vrotat,13,,,,,,404,405,90, ! образование площади в объем вокруг двух точек
vrotat,13,,,,,,404,405,-90,
vglue, all
! Строим сетку для породы и секций арочной крепи
! для крепи
! узнать номера объемов объектов
type,1
mat,2
vmesh, 1 !1, 2,7,8,9 !Номера объемов крепи
!Сетка для пластической зоны арки
type,1
mat,3 ! пла зона
vmesh, 9
!Сетка для пластической клиновидной зоны
type,1
mat,4 ! пла зона
vmesh, 4,6
!порода
type,1
mat,1
vmesh,8
type,1
mat,1
vmesh,7