基于正交异性板模型的煤矿地下水库人工坝体结构优化
方志远1
鞠金峰2
曹志国3
王晓振1
许家林1
1.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州2211162.中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心,江苏徐州221008;矿山物联网应用技术国家地方联合工程实验室,江苏徐州2210083.煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京100011
摘要：大柳塔煤矿地下水库人工坝体一般由挡水坝墙和一个与其平面垂直的支撑墙组成,坝体结构稳定可靠但强度富余系数过大,因而存在可优化的空间.挡水坝墙承载性能主要与其骨架结构和厚度有关,由于其骨架结构的等效配筋率已接近规范要求的最小值,因此可通过改变其厚度来进行坝体结构优化.利用正交异性板模型对坝墙在水压与上覆垂直载荷共同作用下的极限承载性能进行了分析,结果表明:随着上覆垂直载荷的不断增大,坝墙极限水头值会不断减小,坝墙稳定性会由外表面强度控制逐渐转变为由内表面强度控制,且该变化的转折点出现的时间受坝墙厚度影响,坝墙厚度越小,转折点出现的时间越早;若在水库服务期间,水库储水水位一直保持不变且上覆垂直载荷不断增大,则坝墙内外表面会先后发生破坏,且其破坏的先后次序会受水库储水水位的影响,当水库储水水位高于转折点对应的极限水头值时,则坝墙内表面先发生破坏,外表面后发生破坏,反之则坝墙内表面先发生破坏,外表面后发生破坏;储水水位越低,坝墙表面发生破坏所需的时间越长,坝墙的长期稳定性越好;根据大柳塔煤矿地下水库日常储水高度及坝墙上覆垂直载荷的变化范围,得出现有人工坝体结构中的支撑墙可去除,且其中的坝墙厚度可减小至0.6～0.7 m范围内,从而节省材料,提高坝体建设经济性.
关键词：地下水库人工坝体正交异性板垂直载荷极限水头结构优化
分类号：TD74(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家重点研发计划(2016YFC0501100)国家重点实验室开放基金(SHJT-16-30.2)国家重点实验室开放基金(SHJT-16-30.11)
论文发表日期：2020-04-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 1375-1384 )
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