巷道开挖与支护力学分析虚拟仿真实验

一、应用客户

中国矿业大学(北京)、山东建筑职业学院、河南工业职业技术学院

二、产品介绍

本项目虚拟仿真实验教学管理平台以地下复杂结构围岩的稳定性以及支护措施为研究背景，结合力学理论、计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术，采用面向服务的软件架构开发。集实物仿真、创新设计、智能指导、虚拟实验结果自动批改和教学规范制度于一体，创建地下围岩所处的地应力环境，充分体现地下工程区别于地上工程的力学特征，学生在虚拟环境的沉漫式场景下直观感受巷道开挖的现场工作环境。感受围岩和支护结构的力学响应规律，实现开采中地下复杂结构工程围岩变形、应力、能量以及损伤断裂行为仿真分析，成为良好规范化、自主性交互性和可扩展性的虚拟实验教学平台。

三、产品特色

力学模型是根据研究对象的关键力学特征高度抽象得到的。巷道开挖围岩稳定性及支护中隐藏着简支梁、悬臂梁、架结构、框架结构等力学元素。本软件创建地下围岩所处的地应力环境，充分体现地下工程区别于地上工程的力学特征，学生在虚拟环境的沉漫式场景下直观感受巷道开挖的现场工作环境，感受围岩和支护结构的力学响应规律，从创设的虚拟环境中发现和体验力学建模的奥妙，理论联系实践，理解和掌握复杂地下工程中的力学分析方法，在三维动态仿真环境下，通过改变围岩物性、巷道位置、开挖方案、巷道形状和尺寸等，学习不同条件下围岩工程力学响应规律，体会各种因素对围岩力学响应的影响特征。

实验及施工时，要根据围岩的性质及煤巷道支护原理，选择合适的支护材料和支护方式。学生可以改变巷道几何尺寸、围岩种类、锚杆间排距等，探究支护结构对维护地下结构强度和稳定性的作用，从感性认识上升到理性认识，尝试总结不同工程条件下合理的支护设计方案。

四、实验内容

矿山巷道工程背景和地应力计算方法

巷道开挖的力学建模过程和应力分析方法

开挖后巷道围岩弹塑性区特征和应力重分布规律

巷道变形破坏的力学响应和岩梁弯曲力学分析

巷道支护锚杆的拉压剪扭力学分析和计算原理

利用力学知识解决复杂地下工程问题

五、支撑课程

工程力学、地质工程、资源勘查工程、采矿工程、城市地下空间工程、测绘工程