亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        考慮側(cè)壁摩擦的采場(chǎng)礦溝順序填埋計(jì)算分析

        2019-09-23 01:02:08
        關(guān)鍵詞:黏聚力聚力摩擦角

        (長(zhǎng)安大學(xué)建筑工程學(xué)院, 陜西西安710061)

        0 引言

        礦產(chǎn)資源是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ),但開采后遺留在礦石壁之間的深長(zhǎng)采礦溝,不僅對(duì)礦山安全造成了重大隱患,也成為破壞周圍地貌、影響兩側(cè)礦石壁長(zhǎng)期穩(wěn)定和鄰近條帶礦二次開采的元兇[1-3],因此需要對(duì)礦溝進(jìn)行有效填埋。

        礦溝填埋的成本較大,在保證填埋體穩(wěn)定的前提下,如何減少膠結(jié)材料用量、降低填埋成本是礦溝填埋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵[4-5]。20世紀(jì)80年代,MITCHELL等[6]提出了Mitchell模型,獲得了填埋料所需黏聚力的計(jì)算公式,但忽略了很多實(shí)際因素的影響,如工程中多采用的兩次填埋施工、側(cè)壁摩擦效應(yīng)。LI等[7]修正Mitchell模型,推導(dǎo)了填埋料所需黏聚力的Mohr-Coulomb準(zhǔn)則解答,但仍忽略了填埋順序。2014年LI[8]考慮礦溝填埋順序的影響,推導(dǎo)了填埋料所需黏聚力的新解答,但未考慮側(cè)壁摩擦角對(duì)提高填埋體安全性、降低填埋成本所起的積極作用,計(jì)算結(jié)果偏于保守。國(guó)內(nèi)研究多關(guān)注采場(chǎng)礦溝填埋應(yīng)力場(chǎng)的理論分析與數(shù)值模擬、應(yīng)力分布的拱效應(yīng)等[9-15],與國(guó)外研究進(jìn)展有一定差距。

        因此,本文結(jié)合礦溝填埋的工程實(shí)際情況,綜合考慮填埋順序、側(cè)壁摩擦效應(yīng),推導(dǎo)填埋料所需黏聚力及填埋體安全系數(shù)的計(jì)算新公式,并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化,分析礦溝深度與側(cè)壁摩擦角的影響特性。

        1 礦溝填埋計(jì)算

        圖1為填埋體的受力分析模型,圖中H、B、L分別為礦溝的深度、寬度和長(zhǎng)度,q為填埋體頂部的均布超載。填埋體因兩次填埋而分為上、下兩部分,Hf、γ、c為上部填埋料的厚度、重度和黏聚力,Hp、γp、cp為下部填埋料的厚度、重度和黏聚力,假定上下填埋料的內(nèi)摩擦角相同均為φ,δ為礦石側(cè)壁的摩擦角,cif為礦石側(cè)壁與上部填埋料交界面上的黏聚力,cip為礦石側(cè)壁與下部填埋料交界面上的黏聚力。

        填埋體滑動(dòng)破壞時(shí)滑動(dòng)面與水平面的夾角α由主動(dòng)失穩(wěn)滑動(dòng)確定[7],即α=45°+φ/2。Hs為滑動(dòng)面底邊的高度,滑動(dòng)面位置依據(jù)Hs分為2種情況:當(dāng)Hs≤Hs0=Hp-Btanα?xí)r,滑動(dòng)面完全處于下部填埋料中,如圖1(a)所示;當(dāng)Hs>Hs0=Hp-Btanα?xí)r,滑動(dòng)面與下部填埋料的頂部相交,如圖1(b)所示。

        (a) 滑動(dòng)面完全處于下部填埋料中

        (b) 滑動(dòng)面與下部填埋料的頂部相交

        圖1 填埋體受力分析
        Fig.1 Force analysis of the backfill

        由文獻(xiàn)[16]知,上部填埋料與礦石側(cè)壁的水平應(yīng)力σh1、下部填埋料與礦石側(cè)壁的水平應(yīng)力σh2分別為:

        (1)

        (2)

        式中:k為主動(dòng)側(cè)壓力系數(shù),k=tan2(45°-φ/2)。

        1.1 滑動(dòng)面完全處于下部填埋料中

        此時(shí)Hs≤Hs0=Hp-Btanα,滑動(dòng)體單側(cè)受到上部填埋料的側(cè)壁摩擦力Sif和下部填埋料的側(cè)壁摩擦力Sip作用,由滑動(dòng)摩擦定律可求得

        (3)

        (4)

        對(duì)滑動(dòng)體進(jìn)行受力分析:頂部超載引起的豎向力為qBL,滑動(dòng)體的自重為γBLHf+γpBL(Hp-Hs-Btanα/2),礦石側(cè)壁提供的豎向摩擦力為2(Sif+Sip)。由滑動(dòng)面以上填埋體的豎向力平衡條件,可得滑動(dòng)體受到的豎向力Gn為

        (5)

        填埋體滑動(dòng)面的面積為BL/cosα,下滑力為豎向力Gn沿滑動(dòng)面向下的分量Gnsinα,滑動(dòng)面上的壓應(yīng)力σ由豎向力Gn垂直于滑動(dòng)面的分量Gncosα產(chǎn)生,即σ=Gncos2α/(BL);抗滑力由Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則確定,進(jìn)而得填埋體安全系數(shù)FS的解析解為:

        (6)

        式中:rp為下部填埋料黏聚力cp與上部填埋料黏聚力c的比值,即rp=cp/c≥1。

        為方便后續(xù)計(jì)算[8],特令:cif=rifc,cip=ripcp=riprpc,E=exp[-2ktanδ(H-Hs-Btanα)/L],F(xiàn)=exp[-2kHftanδ/L],N=exp[-2k(H-Hs)tanδ/L],其中rif為側(cè)壁黏聚力與上部填埋料黏聚力c的比值,rip為側(cè)壁黏聚力與下部填埋料黏聚力cp的比值。

        依據(jù)式(6),可求得填埋體達(dá)到安全系數(shù)FS時(shí)上部填埋料的所需黏聚力c為:

        (7)

        依據(jù)黏聚力比值rp的定義,可得下部填埋料的所需黏聚力cp為:

        (8)

        1.2 滑動(dòng)面與下部填埋料的頂部相交

        此時(shí)Hs>Hs0=Hp-Btanα,類似1.1節(jié)的分析過程,可得到以下結(jié)果:

        (9)

        (10)

        (11)

        1.3 簡(jiǎn)化計(jì)算

        計(jì)算上部填埋料所需黏聚力c時(shí),采用式(10)并令Hs=Hp,可得:

        (12)

        當(dāng)黏聚力比值rp取到最優(yōu)值時(shí),安全系數(shù)FS不再隨Hs的變化而變化[8],即令Hs=0時(shí)式(6)與Hs=Hp時(shí)式(9)相等,可計(jì)算出黏聚力最優(yōu)比值rp0為:

        (13)

        依據(jù)黏聚力比值rp的定義,可求得下部填埋料所需黏聚力cp為:

        (14)

        計(jì)算安全系數(shù)FS時(shí)滑動(dòng)面位置不確定,故填埋體的安全系數(shù)FS應(yīng)取兩種情況中的較小值,即:

        FS=min{FS1,FS2}。

        (15)

        FS1為式(6)中Hs=0時(shí):

        FS2為式(9)中Hs=Hp時(shí):

        2 參數(shù)分析

        主要討論礦溝深度和礦石側(cè)壁摩擦角對(duì)所得解析解的影響規(guī)律。取文獻(xiàn)[8]中的工程算例:深度H=50 m,寬度B=5 m,長(zhǎng)度L=10 m;下部填埋料厚度Hp=9 m,上部填埋料重度γ=20 kN/m3,下部填埋料重度γp=21 kN/m3,內(nèi)摩擦角φ=30°,rif=0.5,rip=0.5;頂部超載q=50 kPa,礦石側(cè)壁摩擦角δ=10°。僅分析安全系數(shù)FS=1時(shí)填埋料的所需黏聚力c與cp;討論填埋體安全系數(shù)變化規(guī)律時(shí)上部填埋料黏聚力c=160 kPa、黏聚力比值rp=1.13。

        2.1 礦溝深度

        圖2給出了上部填埋料所需黏聚力c、填埋體安全系數(shù)FS、黏聚力最優(yōu)比值rp0和下部填埋料所需黏聚力cp隨礦溝深度的變化關(guān)系,且礦溝深度H從25 m開始增加。

        (a) 上部填埋料所需黏聚力c(FS=1)

        (b) 安全系數(shù)FS (c=160 kPa、rp=1.13)

        (c) 黏聚力最優(yōu)比值rp0

        (d) 下部填埋料所需黏聚力cp (FS=1)

        圖2 礦溝深度H的影響
        Fig.2 Influence of the stope depthH

        由圖2可知,上、下部填埋料所需黏聚力均隨深度H的增加逐漸增大,但填埋體安全系數(shù)FS卻隨深度H的增加逐漸減小,黏聚力最優(yōu)比值rp0隨深度H的增加而減小。由圖2(a)、(d)可知,深度H從25 m增大到50 m,上部填埋料所需黏聚力c增大了96.6 %,下部填埋料所需黏聚力cp增大了56.9 %。由圖2(b)可知,深度H從25 m增大到50 m,安全系數(shù)FS減小了35.4 %??梢?,深度H對(duì)礦溝填埋計(jì)算具有顯著的影響。

        2.2 側(cè)壁摩擦角

        礦石側(cè)壁摩擦角影響側(cè)巖壁對(duì)填埋體豎向摩擦力的大小。圖3給出了上部填埋料所需黏聚力c、填埋體安全系數(shù)FS、黏聚力最優(yōu)比值rp0和下部填埋料所需黏聚力cp隨側(cè)壁摩擦角δ的變化關(guān)系。

        由圖3可知,上、下部所需黏聚力均隨側(cè)壁摩擦角δ的增加而減小,安全系數(shù)FS隨內(nèi)摩擦角δ的增加而增大,黏聚力最優(yōu)比值rp0隨側(cè)壁摩擦角δ的增加而減小。由圖3(a)、(d)可知,側(cè)壁摩擦角δ從0°增加到10°,上部填埋料所需黏聚力c減小了11.6 %,下部填埋料所需黏聚力cp減小了17.3 %。由圖3(b)可知,側(cè)壁摩擦角δ從0°增加到10°,安全系數(shù)FS增大了14.3 %??梢姡瑐?cè)壁摩擦角δ對(duì)礦溝填埋計(jì)算的影響較為明顯。

        (a) 上部填埋料所需黏聚力c(FS=1)

        (b) 安全系數(shù)FS (c=160 kPa、rp=1.13)

        (c) 黏聚力最優(yōu)比值rp0

        (d) 下部填埋料所需黏聚力cp (FS=1)

        圖3 側(cè)壁摩擦角δ的影響
        Fig.3 Influence of the friction angleδof side wall

        3 結(jié)語

        ①綜合考慮實(shí)際存在的側(cè)壁摩擦效應(yīng)與兩次填埋施工,本文新提出的填埋料所需黏聚力及填埋體安全系數(shù)將更貼近工程實(shí)踐,對(duì)礦溝填埋設(shè)計(jì)可起到很好的指導(dǎo)作用。

        ②礦溝分兩次填埋,考慮下部填埋料較高的黏聚力不僅能提高上部填埋體的穩(wěn)定性,還能降低上部填埋料所需的黏聚力,可降低填埋成本。礦溝深度對(duì)填埋計(jì)算有顯著影響,需謹(jǐn)慎確定開采方案。

        ③在側(cè)向水平應(yīng)力作用下,實(shí)際存在的礦石側(cè)壁摩擦對(duì)礦溝填埋計(jì)算有較為明顯的影響。填埋料所需黏聚力隨側(cè)壁摩擦角的增加而減小,填埋體安全系數(shù)的變化相反,不應(yīng)忽略側(cè)壁摩擦的積極作用。

        猜你喜歡
        黏聚力聚力摩擦角
        季凍黃土地區(qū)框錨邊坡預(yù)應(yīng)力錨桿內(nèi)力計(jì)算方法
        應(yīng)用摩擦角,巧解動(dòng)力學(xué)問題
        凝心聚力謀跨越 砥礪奮進(jìn)啟新程
        借助摩擦角 快解勻速運(yùn)動(dòng)問題
        繼往開來,聚力前行
        完美 聚力未來
        凝心聚力 再創(chuàng)輝煌
        黏聚力強(qiáng)度對(duì)滑面作用的差異分析
        科技視界(2016年7期)2016-04-01 20:15:33
        摩擦角在平衡問題中的應(yīng)用
        用摩擦角巧解靜力學(xué)問題
        亚洲一区综合精品狠狠爱| 欧美嫩交一区二区三区| 黑森林福利视频导航| 欧美日韩精品一区二区在线视频| 一本一道AⅤ无码中文字幕| 手机在线国产福利av| 免费a级毛片无码免费视频首页| 九九精品国产亚洲av日韩 | 人妻精品丝袜一区二区无码AV| 中文字幕亚洲精品高清| 男女av一区二区三区| 少妇饥渴偷公乱a级无码 | 人人摸人人搞人人透| 精品性影院一区二区三区内射 | 久久婷婷色香五月综合缴缴情| 国外亚洲成av人片在线观看| 岛国精品一区二区三区| 凹凸世界视频a一二三| 无码av中文一区二区三区| 欧美日韩亚洲国内综合网| 无码吃奶揉捏奶头高潮视频| 国产精品女主播在线播放| 久久久久成人精品无码中文字幕| 草草网站影院白丝内射| 人妻少妇久久精品一区二区| 国产av一级黄一区二区三区| 国产精品熟女视频一区二区| 天天躁日日躁狠狠躁一区| 一区二区在线观看日本免费 | 无码人妻视频一区二区三区99久久 | 国产内射视频在线播放| 蜜桃一区二区三区视频| 久久国产劲暴∨内射| 色狠狠一区二区三区香蕉蜜桃| 最新日本女优中文字幕视频| 中文字幕亚洲精品无码| 欧美精品一区二区性色a+v| 日本高清不卡一区二区三区| 综合国产婷婷精品久久99之一| 亚洲精品97久久中文字幕无码| 欧美日一本|