CC BY
28
© Г.Д. Буялич, А.В. Михайлова, В.И. Шейкин, 2010
УДК 622.285
Г.Д. Буялич, А.В. Михайлова, В.И. Шейкин ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КРЕПИ 2М142 С ПОЧВОЙ
Приведены результаты расчётов методом конечных элементов взаимодействия основания крепи 2М142 с почвой.
Ключевые слова: крепь, почва, расчет, взаимодействие.
Для исследования была построена конечно-элементная модель, состоящая из основания крепи 2М142 и пород почвы и произведён расчёт напряжённо-деформирован-ного состояния модели.
При описании поведения материалов под нагрузкой использовались билинейные модели с основным и секущим модулями деформаций. В качестве материала основания принята сталь 12Г2С1, а в качестве материала почвы - аргиллит с пределом прочности 29 МПа.
Для создания сетки конечных элементов выбран трёхмерный восьмиузловой твёрдотельный элемент.
На сопряжении пород почвы с основанием смоделирована контактная пара, при этом контактной поверхностью является нижняя поверхность основания, а ответной - породы почвы. Полученная конечно-элементная модель основания и почвы представлена на рис. 1.
В качестве внешней исходной нагрузки на основание приняты усилия от гидростоек и рычагов четырёхзвенника. Усилия от гидростоек взяты из технической характеристики, а усилия от действия рычагов четырёхзвенника определены графоаналитическим методом при нагружении секции до максимального рабочего сопротивления гидростоек только нагрузкой со стороны поддерживающего элемента.
Кроме усилий в качестве граничных условий также заданы необходимые ограничения по перемещениям.
В результате было получено распределение напряжений и деформаций основания крепи 2М142 при взаимодействии его с почвой (рис. 2).
Рис. 1. Конечно-элементная модель основания и почвы
006052 56.296 112.585 168.875 225.164
28.151 84.44 140.73 197.019 253.309
Рис. 2. Напряжённо-деформированное состояние модели основания и почвы
Как видно из рис. 2, при взаимодействии механизированной крепи 2М142 с принятой почвой происходит вдавливание основания со стороны выработанного пространства.
В результате расчётов численных значений напряжений и деформаций построен график распределения вертикальных напряжений^) почвы по поверхности её контактирования с основанием по его длине (Ц) и ширине (В) (рис. 3).
Y, МПа
Рис. 3. Распределение вертикальных напряжений по поверхности почвы
Согласно рис. 3, максимальные напряжения в почве возникают в завальной части основания и составляют порядка 7 МПа, что может привести к потере устойчивости секции крепи под нагрузкой.
Таким образом, данное исследование позволяет определить контактные давления и решить вопрос продольной устойчивости секции крепи для заданных условий эксплуатации. [ДШ
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------
Буялич Г.Д. - д. т.н, доцент, Юргинский технологический институт Томского политехнического университета,
Михайлова А.В. - ассистент, Кузбасский государственный технический университет, г. Кемерово,
Шейкин В.И. - аспирант, Кузбасский государственный технический университет, г. Кемерово,
E-mail: sdb@kuzstu.ru
