周期性来压坚硬顶板裂纹萌生初始阶段的弯矩、剪力、挠度和应变能变化分析

• 作者: 潘岳 顾士坦
• 来源期刊: 岩石力学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 采矿工程 坚硬顶板 弹性地基 裂纹 弯矩 剪力 挠度 应变能
• 年，卷（期）: 2014,（6）
• 页码范围: 1123-1134
• 页数: 12页
• 分类号: TD32
• 字数: 10508字
• 语种: 中文

摘要

坚硬顶板断裂的理论解是矿山岩体力学中未获得较好解决的课题.为研究裂纹发生对坚硬顶板内力、挠度和应变能的影响,沿采场中轴线取单位宽度的岩层结构,将煤壁前方煤层和直接顶视为弹性地基,假定在裂纹萌生初始阶段顶板上方荷载不变,以最大拉应变强度条件为裂纹发生条件,对周期来压模型裂纹萌生初始阶段的坚硬顶板进行分析,得到满足裂纹面边界条件、自然边界条件和连续条件的裂纹萌生初始阶段弯矩、剪力和挠度表达式.根据表达式,采用Matlab软件的数值计算、绘图和放大功能给出算例.算例表明:(1)裂纹萌生截面在煤壁前方,其位置在见报道的顶板超前断裂位置范围内.裂纹截面后方及采空区的顶板下沉量随裂纹生长而明显地增大.在裂纹截面前方顶板挠度则发生“反弹”,与现场检测到的顶板“反弹”特性一致;(2)煤壁后方顶板弯矩、剪力不变.煤壁前方因裂纹萌生顶板的弯矩、应变能全面减小.在裂纹前方剪力全面减小,在裂纹面附近剪力发生波动;(3)煤壁到前方15m是裂纹发生坚硬顶板应变能释放的集中区.煤壁前方坚硬顶板内力和弹性应变能减小,使岩层系统往安全方向发展.所得研究结果对于采场顶板状况判断有一定的指导作用和参考价值.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	潘岳	青岛理工大学土木工程学院	49	577	15.0	22.0
2	顾士坦	山东科技大学资源与环境工程学院	17	214	8.0	14.0