公路下磷矿开采的有限元分析

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• 责任者：宋友红
• 主题词：公路下开采 ; 力学参数折减 ; 数值模拟 ; 能量释放率 ; 公路变形
• 年：2005
• 作者单位：中南大学
• 刊：中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士)

摘要

本文根据有限元基本原理,利用有限元软件ANSYS,结合贵州开阳磷矿金阳公路下开采的实际工程,对设计的三种不同采矿方案进行了有限元数值模拟,利用能量释放率这一参数分析了采场的稳定性状况,评价了三种不同采矿方案对金阳公路所产生的影响,根据分析结果得出一种最优的采矿方案,既保证金阳公路的安全运行,又能使磷矿石损失率达到最小,为开阳磷矿开采方案的选择提供了可靠的理论依据。针对开阳磷矿复杂的地质背景和不同的岩石类型,对具有代表性的顶盘白云岩、磷矿石、底盘砂岩和页岩进行了岩石力学试验,从而得到各种岩石的力学参数,为不同采矿方案的模拟提供了必要的数据。由于岩石是从结构面所切割的岩块中取得的,仅是岩体的组成单元,与实际意义上具有大体积的岩石矿体有很大的差别,所以岩石和岩体的力学参数也存在很大程度的不同,针对这一点,本文在前人工作的基础上,利用模糊数学方法对岩石力学参数进行了折减计算,从而使数值模拟更准确,更有利用价值。地下开采所形成的采空区对公路的影响主要用三个参数即公路上垂直位移、横向水平位移和纵向水平位移来衡量。公路上垂直位移使公路下沉,从而影响公路的平整度,甚至使公路路基沉陷或使公路路基局部开裂,造成路面低洼积水,影响公路的正常运行。垂直于公路方向的地表移动为横向水平位移,横向水平变形使路面在宽度方向受拉伸开裂或受压缩隆起,从而使路面与路肩发生局部离层现象。沿着公路走向上的水平位移为纵向水平位移,它引起路面开裂或挤压变形,严重影响了公路的承载能力和运输能力。本文从这三个方面综合评价了三种采矿方案优劣性对公路的影响程度,从而选择出了最优采矿方法。