大倾角井巷掘进面应力应变分布规律数值分析

通过FLAC-3D软件数值计算,考虑岩层的分层力学性质变化,建立力学模型,展现掘进巷道围岩应力、应变分布,分析煤与瓦斯突出特点,对于预防煤与瓦斯突出事故具有现实意义。     

3DGIS构模与FLAC-3D建模网格数据融合技术研究

3DGIS构模与FLAC-3D建模中网格数据的融合技术能更好的发挥3DGIS可视化模型在建模方面的优势和解决FLAC-3D数值计算技术在前、后处理方面的劣势。本文初步探索3DGIS可视化构模与FLAC-3D建模中网格数据融合技术研究现状和关键技术。     

节理岩体边坡损伤力学与FLAC-3D耦合分析

通过引入损伤张量模拟岩体的多裂隙性，将节理岩体视为含有损伤的连续介质，建立了节理岩体的损伤力学模型。应用FLAC-3D内嵌FISH语言，探讨了与FLAC-3D的数据交换方法，采用Visual Basic编制了损伤力学分析的计算机程序，实现了节理岩体损伤与FLAC-3D的耦合分析，并应用于鞍钢眼前山铁矿南帮边坡的模拟分析中。     

断层防水煤柱留设的技术研究

通过经验公式计算、FLAC-3D数值模拟,确定了3煤开采期间断层防水煤柱留设宽度,确保了矿井安全生产。     

基于偏应力第三不变量的窄煤柱合理宽度确定

为解决王家岭矿20103运输平巷窄煤柱合理宽度留设问题,提出了以偏应力张量第三不变量J_3为指标的研究方法。偏应力张量第三不变量表征了介质点应变行为,通过数值模拟手段进行围岩J_3来确定最优煤柱宽度问题。柱宽方案对比得出,8 m柱宽时,巷道实体煤区顶板围岩为低强度压缩应变状态,煤柱区顶板围岩为平面应变或低强度的拉伸应变状态,最终确定20103运输平巷合理的窄煤柱宽度为8 m。数值模拟和现场应用表明:剧烈综放采动影响下,8 m的窄煤柱仍存在有2~3 m的弹性核;现场未发现窄煤柱失稳现象且巷道服务状况好。     

深部软岩巷道围岩承载结构特征的数值分析

围岩承载结构稳定是深部软岩巷道围岩安全稳定的关键。采用FLAC3D中的应变软化模型,对深部软岩巷道围岩的承载情况、结构特征进行了模拟分析。研究结果表明:在深部软岩巷道被开挖之后,围岩水平应变及垂直应变均具有一定的波状特征;外承载结构形成初期内边界(靠近巷道周边)向巷道围岩深处移动速度明显加快,到一定时间以后移动速度减慢,直至围岩稳定;外承载结构形成的后期,内边界无明显变化,主要表现为外边界外移和范围的扩大。     

桩头材料强度对高应变测试结果的影响

针对国际、国内较广泛使用的基桩高应变测试技术，通过理论分析和与其它试验方法的对比试验等，指出基桩桩头质量（材料强度）对高应变测试结果具有较大影响，高应变测试技术理论尚有待进一步提高和发展，采用高应变测试结果时，宜结合其它测试技术结果，以便更能反映基桩的实际情况。     

曙光煤矿煤岩力学参数三轴压缩实验

对曙光煤矿2号煤层和顶板泥岩进行了三轴压缩实验,试验表明,岩石残余强度较高,但随应变的增加衰减很快;煤样残余强度较低,但随应变增加衰减较慢,因此,底板以高预应力、高强锚杆,两帮以高延伸率锚杆为主的柔性支护为宜。     

砂岩单轴压缩实验的损伤破裂数值模拟

以砂岩单轴压缩室内实验为基础,通过有限差分软件FLAC3D模拟该单轴实验,以得到的应力-应变曲线和累积损伤数曲线分析砂岩的损伤破裂过程。分析表明:可以通过监测模型中的一些节点来获取砂岩的体积应变特征,结合累积损伤数的发展得出岩石损伤破裂的情况。     

基于损伤统计本构模型的煤层冲击倾向性研究

针对目前国内煤层冲击倾向性指标存在的问题,基于煤岩应变强度理论、煤岩微元强度服从Weibull随机统计分布的假设和连续介质损伤力学理论,采用单轴压缩下煤岩损伤统计本构模型,用最优化方法确定该模型的关键参数,同时分析了各参数的物理意义,进而给出了冲击能指数和弹性能指数的理论计算方法,并提出了最大损伤速率和反应动态破坏时间的动态损伤应变新指标。数值试验和现场试验结果表明：采用最优化方法确定该模型参数能更好地拟合煤岩应力-应变全过程曲线;修正后与新提出的冲击倾向性指标理论计算方法合理可行,物理意义明确,能很好地反映煤层的冲击倾向性,为深入研究煤层冲击倾向性的本质提供了一种新的思路。     

岩石剪切带单轴压缩应变软化影响因素研究

岩石属于准脆性材料,在单轴压缩的条件下的应力先是随着应变的增加而增加,当应力达到最大值时,应力开始下降,试件呈现应变软化行为。为研究岩石试件单轴压缩时应力-应变软化段的影响因素,基于位移法得到岩石试件单轴压缩时应力-应变曲线软化段的斜率的解析式,并利用FLAC2D软件针对不同剪切带与主应力的方向的夹角α和不同高宽比的岩石试件进行单轴加载数值模拟结果分析并对解析式进行结果验证。     

断裂带岩体采动效应的数值模拟研究

断层带岩体一直是煤炭开采过程中受关注的区域。随着能源紧缺问题的进一步突出,煤柱也日益成为被关注的主要区域。利用FLAC-2D数值模拟软件对断层带开采对底板和断层切割的含水层的岩体的应力和位移的变化进行模拟分析,提出了断层煤柱留设的建议,为科学留设防水煤柱提供依据。     

翔安海底隧道爆破开挖围岩松动圈数值模拟及测试分析

结合翔安海底隧道的工程实践,运用FLAC3D软件对爆破后松动圈进行了数值模拟研究,采用超声测井探测方法,对隧道中极具代表性的A1标F4风化槽段围岩松动圈进行了测试分析,将其结果与数值模拟进行对比分析,表明数值模拟结果与现场测试结果规律具有一致性。研究结果为围岩松动圈支护参数的确定提供了依据和指导。     

采动应力与采空区压实承载耦合分析方法研究

采空区垮落带在覆岩沉降作用下的应力恢复对采动应力场有显著影响。基于围岩应力与采空区压实承载的耦合作用,研究了垮落带岩体压实承载的力学特性及参数反演方法,分析了裂隙带岩体的拉伸劣化力学特性,提出了采动应力场与采空区压实承载耦合分析方法,通过实例仿真模拟分析进行了验证。研究表明:垮落带渐进压实承载的力学特性是指数型表达式,压缩刚度随压缩应变呈非线性增长。由双屈服本构模型反演得到与理论解拟合度较好的垮落带力学参数,实现了垮落带压实承载特性的仿真模拟。裂隙岩体劣化系数表达式反映了模量劣化特性,应变软化本构模型增加模量劣化算法组成岩体劣化本构模型,实现了应变软化和裂隙岩体模量劣化的动态分析,较真实严谨的反映裂隙带岩体的力学特性。基于垮落带与裂隙带特征的仿真模拟,实现了采动应力场与采空区覆岩"两带"特征的耦合分析。通过工作面支承压力场演化特征的实例仿真分析,验证了采动应力场与采空区压实承载耦合分析方法的可行性和正确性,提高了采动应力场和围岩采动响应研究的严谨性和可靠性。     

特大型水平矿柱稳定性数值模拟

金川二矿区采用多中段大面积连续回采工艺,水平矿柱开采稳定性是关系到二矿区乃至整个金川集团公司能否持续稳步发展的关键技术问题。采用FLAC三维有限元数值分析方法对此进行了研究,研究表明,在多中段回采过程中,水平矿柱的开采是个平稳回采过程,今后水平矿柱回采不会出现应力过大集中,也不可能出现水平矿柱灾变失稳。     

厚煤层大断面工作面的切眼合理支护技术研究

根据山西某矿4号煤层赋存条件,结合其围岩地质力学特征,运用FLAC-3D数值模拟软件,研究了某矿大断面切眼围岩变形与应力分布状况,提出了经济合理、技术可行的支护技术方案,对类似条件的切眼支护具有一定指导意义。     

杨村煤矿综采条件下薄煤层底板破坏深度的实测与模拟研究

通过2个监测钻孔8个应变传感器探头组成的现场应变实测系统实测应变增量的变化曲线,研究了兖州煤田杨村煤矿下组煤16上薄煤层底板采动变形破坏的深度及其受采动煤壁前方影响的范围。结果表明：16上煤底板破坏深度介于8.4~10.1 m;而运用FLAC3D进行底板变形破坏数值模拟得出的底板下塑性区破坏深度为9.1 m,与实测结果差别不大。