煤矿地下水库煤柱动力响应与稳定性分析

顾大钊^1,2，颜永国³，张勇^1,2,3，王恩志³，曹志国^1,2

1. 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室2. 神华集团有限责任公司科技发展部3. 清华大学土木水利学院

摘 要：参考借鉴地面水库坝体抗震安全评价的相关研究,构建了煤矿地下水库相似材料模型平台,进行了不同烈度条件下的动力破坏试验研究,并利用摩尔库伦模型对坝体在地震作用下的动力响应进行了数值仿真,研究了坝体的地震破坏形态、抗震薄弱环节以及影响因素;同时对同等条件下的地面水库坝体进行了模型试验和数值模拟,对比分析了地下水库与地面水库的抗震安全性。结果表明:物理模型试验和数值模拟得到的动力响应较为接近;在地震波逐级加载的过程中,由于受到顶底板约束,煤矿地下水库坝体晚于地面水库坝体进入塑性工作状态,验证了煤矿地下水库坝体较地面水库坝体具有更好的抗震安全性。在此基础上,提出了煤矿地下水库坝体安全系数概念,对比分析了同条件的煤矿地下水库坝体和地面水库坝体的安全稳定性。

关键词：煤矿地下水库;相似模型;振动台试验;动力破坏;数值仿真;