露井联采条件下井工矿对露天矿边坡影响的范围.pdf

《露井联采条件下井工矿对露天矿边坡影响的范围.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·8·露天采矿技术2013年第11期露井联采条件下井工矿对露天矿边坡影响的范围解廷垫，崔宏伟(中煤平朔公司安太堡露天矿，山西朔州036006)摘要：井工扰动条件下对覆岩破坏与地表移动规律是伴随时间和空间的复杂问题。大范围井工开采必然会造成上覆岩体应力重新分布，造成局部应力集中，从而导致岩体塑性变形。在露井联采条件下，井采扰动对露天矿的边坡和排土场以及各种工程设施都会带来不安全的影响。文中通过利用有限元ANSYS分析得出了某露天矿端帮受井工矿采动影响的范围，得出了采空区的边界角和松散层的边界角。通过对塑性区的发育和主应力分布情况及质点矢量位移综合确定了井工矿

2、距该矿端帮的安全距离，也给出外排土场距离最上部端帮的安全距离。关键词：ANSYS；边坡；稳定性中图分类号：TD824．7文献标识码：B文章编号：1671—9816(2013)11—0008—031ANSYS模型的建立2模型物理参数的确定选取的计算坐标系为：取轴水平指向右方向为工程实例的研究及边坡稳定性的分析主要以岩正方向，取l，轴竖直向上为正方向，计算范围为：向土体的物理力学性质为基础资料，主要的岩体力学范围共取1000in；Y向共取300m。通过ANSYS智指标都是通过实际的地质勘查及试验结果研究确定能网格划分功能对计算模型采用8节点(PLANE82)的

3、。除此之外，还可以通过工程地质类比的方法对岩单元划分网络，有限元划分为773个单元，节点总数体物理力学指标的确定做一个参考。其中土样是设为2397，网格划分情况如图1所示。依据平面应变计部门在矿区采空区南端帮不同位置取样，保湿后建立有限元模型时，计算模型的右侧边界采用截离在室内进行土力学试验，并结合实地勘察及《勘察报边界，以水平()方向的固定位移约束计算模型的告》综合考虑后选定的物理力学参数。见表1。左右两侧边界，以水平()和竖直(Y)TY向的双向固表1南帮岩体物理力学参数表定位移约束计算模型的底部边界，其它边界无需设定，为自由边界。位移边界的设定是为了保

4、证整个系统的受力平衡，且计算中只考虑岩体自身重力的作用，对水平构造应力的作用可以忽略不计。3计算原理特雷斯卡(It．Tresca)和米泽斯(R．VonMises)屈服准则【“。1)特雷斯卡(H．Tresca)屈服准则法国工程师特雷斯卡(H．Tresca)于1864年提出了Tresca屈服条件：对于各向同性的材料，假定材料图1边坡断面图的网格划分内部某质点的最大剪应力达到某一极限值时，收稿日期：2013—06—04材料就由弹性变形状态开始进入塑性变形状态，发作者简介：解廷垫(1975一)，男，山西山阴人，硕士学位，高级工程师。1998年毕业于太原理工大学采矿

5、工程专生屈服，也称为最大剪应力不变条件。其中，最大剪业，现任中煤平朔公司安太堡矿生产副矿长。应力是一个不变的定值，该定值只取决于材料在变露天采矿技术2013年第11期．9．Or0，此式中不含有中间主应力0"2，因此不能反映出中间主应力0-：对材料屈服的影响，且应力点处于屈服面的棱线上，也会在数学处理上遇到困难。2)米泽斯(R．VonMises)屈服准~lJ[21。德国科学家米泽斯(R．VonMises)于1913年从数学简化的要求出发提出了米泽斯屈服条件并指下=华=TO0-o／2出，在等倾面上，特雷斯卡六边形的6个顶点是实验得到的，但连接这6个点的直线却具

6、有一定假设的性质。作为近似，他提出将这些点用一个圆连接起来，且订平面与屈服表面垂直，这样可以避免屈服条件不能用单一公式表达所带来的问题。米泽斯屈服准则又称为最大形变能屈服条件，即：当点应力状态的等效应力达到某一与应力状态无关的定值时，材料就屈服；或者说材料处于塑性状态时，等效应力始终是一不变的定值。Mises圆在1T平面上用极坐标表示的方程为：fI：0-31二-一：0"2l=+±0"oj—～r=、／=、／争kVj1或简化为：一=T0=_max{Iorl一0"2I，10"2—0-3l，I3一lI}1，2=—后jk为米泽斯屈服条件的材料常数，可由简单拉伸和纯剪

7、变形的实验数据来确定。为应力偏张量的第二不变量，式中没有不变量，表明只有影响屈服，即可将屈服函数变换成，J3)=0的简单形式。式中的表达式如下：J2=1[(0-x一)+(0-r一)+(一)O+6(++)]或表示为：=一[(0-I一)+(o'2一cr3)+(一I)]O由主应力表示的Mises屈服准则为：(1一IT"2)+(or2一cr3)+(O"3—0-1)=2k此时0-1=0-0，0"2=0-3=0(0-o为简单拉伸屈服应力)，将此值代人式可得：(一O)+0+(O一0-1)=2k(31"0k图2Tresca和Mises在ql"平面上的屈服面在纯剪状态(l=

8、一0"3=，0"2=O)下，为纯剪当主应力空间内某一质点位于屈服表