采煤采空区泄洪洞结构受力性能分析及安全性评估

发布时间：2019-04-22 16:17

【摘要】：煤炭能源在我国经济建设进程中具有举足轻重的地位，与此同时，煤炭的大量开采使得煤矿区存在大量采煤采空区。泄洪洞是火力发电厂贮灰场的重要水工构筑物，通常会穿越采煤采空区。采煤采空区在地表形成的沉陷盆地会对泄洪洞结构的受力产生不利影响，且泄洪洞属于地下构筑物，遭受破坏后修复困难，因此对处于采空区上方的泄洪洞结构进行受力性能分析和安全评估具有重要意义。 本文采用两种理论计算方法与有限元数值分析方法对采煤采空区的泄洪洞结构进行受力性能分析和安全评估，主要研究工作包括： （1）阐述了填埋式涵洞的土压力理论以及结构内力的计算方法，并以此为基础，采用两种不同行业计算手册所推荐的计算方法对垂直土压力及泄洪洞结构控制截面内力进行了计算和分析，得出了在不同敷设条件下的垂直土压力和泄洪洞结构内力的变化规律。 （2）采用ABAQUS建立平面模型对泄洪洞结构横向内力进行计算，采用合理的接触方式模拟泄洪洞与土体之间的相互作用，并利用分层填筑的加载方式以求准确的模拟实际结构的受力状态，分析了在沟槽宽度较大时垂直土压力在边坡倾角影响下的变化规律，同时将有限元计算结果与理论计算结果进行对比分析。 （3）采用ABAQUS建立泄洪洞—土体三维模型，通过面—面接触来模拟二者界面处的相互作用，为了贴近工程实际状况，对泄洪洞在长度方向进行分段处理，并且考虑其相邻洞段之间的相互接触作用，利用ABAQUS移除单元功能模拟煤层的开采过程，并以此来计算采空区对结构的影响。 （4）根据不同埋深的采空区，分析泄洪洞地基的沉陷变形规律，并与现有的采空区沉陷预估理论所得的地表沉陷及移动曲线进行对比。在泄洪洞与土体相互作用的基础上，，分析泄洪洞结构不同位置处的洞段在不同采空工况下的结构纵向内力特性及其变化规律。 （5）对泄洪洞结构进行安全性分析，鉴于其复杂的受力状态，采用相关混凝土强度准则判定其个别受力较大部位是否达到破坏状态。
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【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV651;TV31

【参考文献】

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本文编号：2462986