采空区悬顶岩梁模型及其流变分析.doc

采空区悬顶岩梁模型及其流变分析.doc:..木文由056wang贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到木机杳看。文章编号:1003-5923(2005)04-0084-02采空区悬顶岩梁模型及具流变分析何峰,王来贵,于永江(辽宁工程技术大学力学与工程科学系,辽宁阜新123000)摘:选取釆空区顶板岩层的关键层,简化为岩梁模型进行分析;通过考虑两帮岩因挤压顶板岩层使之要产牛的弯曲变形,即发生屈曲延迟失稳;选用能反映岩石破坏特性的蠕变模型,运用流变力学的一般解法,rfl对应性原理得出改进的临界载荷町反映顶板岩层的流变特性,讨论了蠕变屈曲载荷时间的特性及其失稳条件,这对研究采空区顶板延迟失稳及岩层移动和破坏规律都有重要意义。关键词:采空区顶板;岩梁模型;屈曲;延迟失稳;流变中图分类号:TD31 文献标识码:A1引言式中Nx、xy、y——hl岩层的中面内力。NN—采场顶板是由岩性、强度和厚度各异的岩层纟R合。位于最下的关键层,它的移动和破坏控制着整个岩层组合的活动。山于采而倾向长度远大于老顶岩层走向的悬露跨距,因此,可将顶板岩层的岩板模型简化为岩梁模型,如图1所示。在层状岩层中,由于个层间的粘结力较小,故在两帮围岩的挤压以及上部岩层向下移动的作用下,顶板岩层将会失稳并向采空区内弯曲,它是采空区层状岩层中顶板断裂的一个重要原因。但在冃前的研究中,并未考虑两帮围岩挤压顶板岩层使Z产生的弯曲变形,即屈曲延迟失稳。□处理这类问题的岩石本构关系一•般采用弹性模式,儿乎未考虑岩石的流变特性,即时间相关变形。然而,对于深部釆矿问题,岩石的流变特性是不可忽略的,因此,时间相关性研究对于T程实际有着十分重要的指导作用。2 顶板岩层的屈曲图1 顶板岩层屈曲模型hl岩层中的应力为ox二oy=pxdldl(2)UPx1当巷道两帮相对移近时,有水平力丿施加于岩层上,使Z产生屈曲・此时因岩层的两端受两帮围岩的挤压发生移动,故不能再看成固定端,应视为简支端。故其屈曲方程为22245w5w5wDlw+Nx=0+Ny2+2Nxy25x5y5x5y收稿日期:2005-03-09重大棊础研究资助项目(202182055)?84? =0xy式屮Px 压|11|状态卜•的水平力;dl hl岩层的厚度。一于是得屮面力Nx=Px,Ny=PPx,1Nxy=0(3)(1)将(3)式代入(1)式,并考虑到挠度仅与x有关,得42dwdw(4)Dl=04+Px2dxdx基金项目:国家口然科学基金重点项冃(504334020);国家自然科学基金(50374042);辽宁省科学技术基金(20022155);辽宁省教育厅作者简介:何峰(1978-),山西洪洞人,I専士生,从事岩石力学系统稳定性理论、坏境岩石力学数值模拟及岩石流变学方向研究。取挠度的表达式为w=ZAmsinw=1oomnx11(5)式中m 任意正整数;Am 待定系数。将(5)得44228DmJiPxmnmnxSAm14sin=02w=1力。其强度相当于摩擦阻力,是库仑在1773年捉出的(库仑定律程变形为0nr|l£+£=0+11+E2+10+1—ko""E22Eln2(14)111111(6)压曲条件为DImn44对本构方程