 |
Изображение массива горных пород и горной выработки.
|
|
|
|
Лабораторная работа №1. Расчеты и построение графиков в системе MATLAB. Расчет напряжений и деформаций в массиве пород вокруг вертикальной выработки.
Цель работы
Требуется в среде MATLAB составить программу для компьютера, произвести расчет и построить графики изменения и деформации вокруг вертикальной выработки.
Общие сведения
Напряженное состояние массива горных пород вокруг незакрепленной вертикальной горной выработки характеризуется несколькими величинами, которые могут быть рассчитаны аналитически по формулам геомеханики в соответствии с расчетными схемами.
Радиальное напряжение
Тангенциальные(окружные) напряжения
Ввод программы с ручным вводом начальных данных
clc
clear
disp('Расчет напряжений и деформации вокруг вертикальной выработки')% На экран
disp(' ')
rho=input('Введите плотность пород в кг/м^3 и нажмите Enter>> ');
g=input('введите ускорения свободного падения м/с^2 и нажмите enter >> ');
h=input('введите глубину выработки в м и нажмите enter >> ');
E=input('введите модуль упругости пород в ГПа и нажмите enter >> ');
E=E*1e9;
mu=input('Введите коэффициент Пуассона и нажмите Enter >> ');
R0=input('Введите радиус выработки в м и нажмите Enter >> ');
Rmax=input('Введите максимальную глубину расчета в м и нажмите enter >> ');
N=500;
for i=1:N-1
R(i)=R0+(Rmax-R0)/(N-1)*(i-1);
r=R(i)/R0;
sigma_R(i)=(mu/(1-mu))*rho*g*h*(1-1/r^2);
end
subplot(3,2,1),plot(R,sigma_R)
grid('on');
title('Радиальные напряжения')
for i=1:N-1
R(i)=R0+(Rmax-R0)/(N-1)*(i-1);
r=R(i)/R0;
sigma_T(i)=(mu/(1-mu))*rho*g*h*(1+1/r^2);
end
subplot(3,2,2),plot(R,sigma_T)
grid('on');
title('Тангенциальные напряжения')
for i=1:N-1
R(i)=R0+(Rmax-R0)/(N-1)*(i-1);
r=R(i)/R0;
sigma_Z(i)=rho*g*h;
end
subplot(3,2,3),plot(R,sigma_Z)
grid('on');
title('Вертикальные напряжения')
for i=1:N-1
R(i)=R0+(Rmax-R0)/(N-1)*(i-1);
r=R(i)/R0;
eps_T(i)=((mu*(1+mu))/(E*(1-mu)))*((rho*g*h)/r^2);
|
|
|
end
subplot(3,2,4),plot(R,eps_T)
grid('on');
title('Компоненты деформаций')
for i=1:N-1
R(i)=R0+(Rmax-R0)/(N-1)*(i-1);
r=R(i)/R0;
U(i)=((mu*(1+mu))/(E*(1-mu)))*(rho*g*h/r);
end
subplot(3,2,5),plot(R,U)
grid('on');
title('Радиальные безразмерные смещения')
Построение графиков
Рис. 1 Графики изменения напряжений и деформаций вокруг вертикальной горной выработки
Лабораторная работа №2. Расчет напряжений и деформаций в массиве пород вокруг горизонтальной горной выработки.
Цель работы
Требуется в среде Matlab составить программу для компьютера, произвести расчет и построить графики изменения напряжений вокруг горизонтальной горной выработки
Общие сведения
Расчет напряжений вокруг горизонтальной выработки необходим при проектировании транспортных тоннелей, штреков на горных предприятиях, скважин горизонтального бурения. В данной работе такой расчет будет проведен с использованием формул, полученных аналитически.
Радиальное напряжение 
Тангенциальное напряжение 
Ввод программы с ручным вводом начальных данных
clc
clear all
disp('Расчет напряжений и деформаций вокруг горизонтальной выработки')
disp(' ')
D=dlmread('data1.txt');
rho=D(1)
g=D(2)
h=D(3)
E=D(4)*1e9;
mu=D(5)
R0=D(6)
Rmax=D(7)
T=D(8)
la=mu/(1+mu);
N=500;
for i=1:N-1
R(i)=R0+(Rmax-R0)/(N-1)*(i-1);
r=R(i)/R0;
sigma_R(i)=-rho*g*h*(((1+la)/2)*(1-(1/r^2))+(((1-la)/2)*(1-(4/r^2)+(3/r^4)))*cos(2*T));
end
subplot(3,2,1),plot(R,sigma_R)
grid('on');
title('Радиальные напряжения')
for i=1:N-1
R(i)=R0+(Rmax-R0)/(N-1)*(i-1);
r=R(i)/R0;
sigma_T(i)=(rho*g*h)*((((1+la)/2)*(1+(1/r^2)))-(((1-la)/2)*(1+(3/r^4)))*cos(2*T));
end
subplot(3,2,2),plot(R,sigma_T)
grid('on');
title ('Тангенциальные напряжения')
for i=1:N-1
R(i)=R0+(Rmax-R0)/(N-1)*(i-1);
r=R(i)/R0;
sigma_Z(i)=(rho*g*h)*(la-((mu*(1-la)/2)*4/r^2)*cos(2*T));
end
subplot(3,2,3),plot(R,sigma_Z)
grid('on');
title('Вертикальные напряжения')
for i=1:N-1
R(i)=R0+(Rmax-R0)/(N-1)*(i-1);
r=R(i)/R0;
sigma_rT(i)=-rho*g*h*(1-la)/2*(1+(2/r^2)-(3/r^4))*sin(2*T);
end
subplot(3,2,4),plot(R,sigma_rT)
grid('on');
title ('Сдвиговые напряжения')
Построение графиков
Лабораторная работа №3 расчет напряжений и деформаций в массиве пород вокруг горизонтальной горной выработки путем моделирования методом конечных элементов.
|
|
|
Цель работы
Требуется в среде COMSOL Multiphysics начертить схему выработки в 2D, произвести расчет и построить графики изменения напряжений и деформаций вокруг горизонтальной горной выработки.
Общие сведения
Задача расчета напряжений вокруг горизонтальной выработки возникает при проектировании транспортных тоннелей, штреков на горных предприятиях и гидротехнических сооружениях. Знание распределения напряжений в массиве пород позволяет правильно спроектировать крепь и спланировать контроль состояния этой крепи и массива пород вокруг нее.
Изображение массива горных пород и горной выработки.
Построение графиков
Рис 3.2 Вертикальное напряжение cx.
Рис. 3.3 Радиальное напряжение sy
|
|
|
