采动条件下底板应力场及变形破坏特征的研究

摘要

本文研究了煤层底板岩体在采动条件下的应力场及变形破坏特征，为探讨煤层底板突水机理奠定了一定的理论基础。论文采用理论分析与数值计算模拟分析相结合的研究方式，首先根据弹塑性理论求解了底板岩体在采动条件下的应力场及最大破坏深度；进而采用FLAC3D进行数值模拟，对采场煤层底板的应力状态及岩层运动规律进行分析，获得了一些规律性认识。其次，分析了底板节理岩体的破坏形式及强度影响因素，采用遍节点模型对含有一定夹角的两个弱面的岩样进行模拟分析，得出了一些结论。再次，分析了地下水对岩体的影响、固液耦合模式的理论和数值计算方法，进而模拟研究分析了固液耦合与非固液耦合之间的差别及在固液耦合模式下水压变化对节理岩体中应力场的影响，得到了一些认识。最后，结合刘桥一矿的水文地质和采矿条件进行了工程分析。 本文研究表明，运用理论分析与数值模拟方法，可以全面地揭示采动条件下底板岩体的应力场、变形破坏特征与破坏范围、深度，有利于选择、优化设计方案，同时减少试验时间、节省项目经费，提高矿井的经济效益与社会效益。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

1.4研究技术路线

1.5创新点

2煤层底板岩体应力及运动规律

2.1煤层底板岩体应力状态

2.2煤层底板内应力及破坏区解析估算

2.3煤层底板岩体移动规律

3底板岩体变形破坏及强度影响因素

3.1结构面的破坏形态

3.2结构面岩体的强度影响因素

3.3模拟分析

4底板岩体的固液耦合分析

4.1地下水对岩体的影响

4.2固液耦合理论分析

4.3固液耦合的计算原理

4.4固液耦合的数值模拟研究

5工程实践

5.1FLAC3D数值方法的有限差分分析

5.2数值模拟

5.2.1计算模型的确立

5.2.2岩体力学参数的选取

5.2.3计算方案的确定

5.2.4煤层开采的模拟

5.2.5模拟计算过程

5.2.6计算结果分析1

5.2.6计算结果分析2

6主要结论及努力方向

6.1主要结论

6.2论文中的不足及今后努力方向

7攻读硕士期间的主要成果

7.1发表论文

7.2参与的科研项目

参考文献

致谢