地下采矿工程中采场顶板的厚板力学模型研究

"采场顶板的厚板力学模型及求解过程研究，雷涛，周科平，胡建华-中南大学资源与安全工程学院" 本文主要探讨了地下采矿工程中采场顶板的力学行为，针对其特殊的存在形式和受力条件，作者雷涛、周科平和胡建华构建了一种厚板力学模型。该模型基于弹性力学的基本原理，通过在Hamilton体系下运用辛几何方法进行求解，旨在解决采场顶板在厚板状态下的弯曲问题。 首先，研究者从弹性力学的理论出发，考虑了顶板在开采过程中所承受的各种荷载，如自重、地压等，并以此为基础建立了厚板模型。在Hamilton体系下，他们利用辛几何的方法来求解这个复杂的力学问题，得到了采场顶板弯曲问题的解析解。 其次，为了验证所建立模型的准确性和适用性，研究者将解析解与传统的薄板理论和有限元数值方法的解进行了对比分析。结果显示，当采场的厚宽比小于1/4时，厚板理论和薄板理论的解都与有限元计算值相近。然而，考虑到厚板理论的求解过程较为复杂，对于这种情况，采用相对简便的薄板理论可能更为合适。 然而，随着顶板厚度的增加，横向剪切变形效应变得显著。当厚宽比超过1/4时，薄板理论的解与实际结果的误差超过了10%，这表明在这种情况下，应优先采用厚板理论来更准确地描述顶板的行为。然而，厚板理论的解析解公式结构复杂，计算过程繁琐，不便于实际工程应用。因此，作者认为有必要对厚板理论进行简化，以便于实际操作。 关键词涵盖了采矿工程的核心问题，包括采场顶板的力学特性、厚板理论的应用、解析解的获取以及Hamilton体系在其中的作用。这些关键词突显了研究的主要关注点和贡献，即在复杂地质条件下，如何通过科学的理论模型和计算方法来理解和预测采场顶板的安全性，从而指导采矿作业。 这项研究不仅为地下采矿工程提供了新的理论工具，也为优化采场设计、提高开采安全性提供了重要的理论依据。未来的研究可能会进一步探讨如何简化厚板理论，以适应工程实践的需求，并可能开发出更高效、更实用的计算方法。