地震作用下煤礦采動建筑物的能量耗散演化分析研究.pdf

1、為了深入探討煤礦開采區(qū)建筑物在開采沉陷和地震的聯(lián)合作用下的損傷演化過程，基于耗散結(jié)構(gòu)理論，從能量角度對煤礦采動建筑物的動力破壞過程進(jìn)行了系統(tǒng)的定量分析。依據(jù)耗散結(jié)構(gòu)理論在土木工程抗震減震領(lǐng)域的研究成果，探討分析了地震作用下煤礦采動建筑物的耗散結(jié)構(gòu)的形成過程，結(jié)合礦山開采沉陷學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)等相關(guān)理論，推導(dǎo)出地震作用下煤礦采動建筑物的能量演化方程，通過設(shè)定不同程度的開采沉陷荷載工況，探討不同程度開采沉陷作用下建筑物中能量的演化過程

2、，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)選取KOBE地震波、TAFT地震波、人工模擬地震波分別進(jìn)行開采沉陷和地震聯(lián)合作用下建筑物有限元數(shù)值計算，量化分析了地震作用下煤礦采動建筑物的能量耗散的演化過程。計算結(jié)果表明:
　　(1)在開采沉陷作用下，建筑物系統(tǒng)輸入大量能量，主要以彈性存儲能量的形式存儲在建筑物系統(tǒng)中，但當(dāng)開采沉陷作用增大到一定程度，輸入能量超過某一閥值時（建筑物進(jìn)入塑性變形及損傷階段），建筑物系統(tǒng)中產(chǎn)生塑性

3、耗散能量和損傷耗散能量，與外界交換能量來維持建筑物系統(tǒng)的平衡。
　　(2)在開采沉陷作用影響下，地震發(fā)生時輸入建筑物的能量有所增加，說明煤礦采空區(qū)嚴(yán)重加劇了地震災(zāi)害荷載的破壞性;在開采沉陷作用影響下，地震發(fā)生時建筑物產(chǎn)生的塑性耗散能量和損傷耗散能量增加，建筑物產(chǎn)生更多的塑性變形和損傷，增大了建筑物倒塌的概率，結(jié)構(gòu)阻尼耗能減少，不利于建筑物通過阻尼耗能減小地震對建筑物的破壞作用。為了保證建筑物的安全，應(yīng)減少系統(tǒng)中對建筑物不利的塑性耗