渗流场——应力场耦合分析

首先分析了渗流场与应力场耦合问题的现状，以Louis耦合关系式建立的等效渗流场与应力场耦合数学模型的混合分析方法进行数值分析；最后以该模型分析验证了某库岸边坡的耦合应力场。     

采场底板陷落柱渗流突水数值模拟

为研究采动压力和渗透水压对陷落柱渗流突水的作用,建立了采场底板陷落柱突水的物理模型,并利用FLAC3D 软件模拟分析了采场推进过程中应力场和渗流场的变化特征。结果表明,工作面宽度的增加会增加底板的扰动,导致原生裂隙继续往深部发育,进而增大导通下部陷落柱的风险,采用回填方式开采的工作面底板扰动较小,底板岩层破坏的程度较小,为遇陷落柱构造防治突水事故提供指导。     

采动影响下陷落柱渗流特征分析

为了研究工作面靠近过程中,陷落柱内应力的变化规律及其影响下陷落柱的渗流特征,基于FLAC3D流固耦合模型,建立了2种数值分析模型,对比分析了工作面附近应力变化对陷落柱的应力场以及渗流场的影响,结果显示:陷落柱先后处于工作面超前支撑压力和卸荷区范围内,导致其应力先增大后减小,从而引起渗流场的变化;承压水在陷落柱内逐渐消耗,水头处压力为0;陷落柱贯穿煤层较隐伏于底板下,工作面距含水层更近,柱体受采动影响大,水头发育较高,实际工程中应加强这种情况下的监测和防范。     

崩落回填区渗流场与应力场耦合有限元分析

以金山店铁矿崩落回填区为例,建立了崩落回填区渗流与应力耦合的数学模型,分析了渗流场与应力场耦合特性。模拟结果表明：在巷道附近渗流速度较大时,通过巷道边界的渗流量为1.3×10-3 m3/（s.m）;考虑耦合比不考虑耦合总水头值总体上是减小的,特别是在底部区域,影响更为明显;耦合对应力场也有一定的影响;总水头值随着耦合系数β的增加而逐渐减小。     

露天采空区排尾的渗流场与应力场耦合分析

露天转地下矿山利用露天采空区排尾时,渗流场和应力场的相互影响导致地下开采矿房顶板稳定分析的复杂化。采用有限元软件模拟技术手段,分析、总结了不同采掘条件和排尾条件下露天采空区的渗流场和应力场分布规律,并对渗流场和应力场进行了耦合分析。耦合分析结果表明,当最大排尾高度为40 m时,地下矿房的顶板是稳定的。     

崩落回填区渗流场与应力场耦合有限元分析

以金山店铁矿崩落回填区为例,建立了崩落回填区渗流与应力耦合的数学模型,分析了渗流场与应力场耦合特性。模拟结果表明：在巷道附近渗流速度较大时,通过巷道边界的渗流量为1.3×10-3 m³/（s·m）;考虑耦合比不考虑耦合总水头值总体上是减小的,特别是在底部区域,影响更为明显;耦合对应力场也有一定的影响;总水头值随着耦合系数β的增加而逐渐减小。     

尾矿坝渗流-应力耦合场的有限元分析

尾矿坝作为典型颗粒堆积多孔介质,其安全稳定运行对矿山的生产关系重大。建立了尾矿坝渗流与应力耦合的数学模型,以金山店锡冶山尾矿坝为例,分析了正常运行的工况下渗流与应力场的耦合特性,得出浸润线、变形场及应力场等尾矿坝的重要指标。通过模拟分析发现,考虑耦合情况比不考虑耦合场的渗流量增加约2%,且渗流对应力场的影响较大,由渗流所产生的渗流体积力占总应力的10%~20%。据此可全面直观地了解尾矿坝在各运行工况下的信息,为尾矿坝的稳定性分析及日常维护提供了理论依据。     

基于GEO-SLOPE的土石坝应力场—渗流场耦合分析

运用GEO SLOPE的全耦合分析功能对瀑布沟水电站高土石坝应力场─渗流场进行了耦合分析,求解了坝体、坝基深厚覆盖层的水平及垂直向位移分布,同时给出了相应的渗流场分布,分析得到了孔隙水压力随时间的消散情况,最后预测了不同时段通过坝基的渗流量。     

基坑工程中应力场与渗流场直接耦合的有限元法

根据虚位移原理推导出基坑渗流直接耦合法的有限元公式 ,针对直接耦合法所生成的病态方程编写出基于MATLAB环境的有限元计算程序。对基坑渗流耦合模型的计算结果证明了该程序求解病态方程的稳定性和适用性     

多场耦合作用下煤与瓦斯突出机理分析

为预防煤与瓦斯突出的发生,研究了煤体中裂隙的产生扩展及裂隙产生扩展时引起的振动、电磁辐射和渗流变化的机理,并从振动场、电磁场、应力场、渗流场的耦合角度对一起煤与瓦斯突出事故的发生原因进行了分析。结果表明:煤与瓦斯突出的发生过程是煤体裂隙产生并快速发展的结果,在裂隙的产生过程中必然产生相应的振动场和电磁场,而裂隙的产生扩展以及振动场、电磁场同时又将使煤体内的应力场和渗流场发生变化,这些场综合作用将使含瓦斯煤体裂隙快速扩展、贯通,最终形成大量的宏观裂隙致使含瓦斯煤体突发性失稳破坏,导致煤与瓦斯突出的发生,即振动场、电磁场、应力场、渗流场的综合作用最终导致了煤与瓦斯突出的发生。     

基于Geostudio的某土石坝稳定性流固耦合分析

选用某土石坝坝体的某一典型剖面,采用GeoStudio软件中的渗流分析模块SEEP/W和应力应变分析模块SIGMA/W,基于比奥固结原理进行坝体稳定性的流固耦合即应力场与渗流场的耦合分析,以较真实地判定坝体在外力作用下的力学响应特性,为找出该土石坝时间-位移曲线异常波动的真正原因提供了依据.     

基于应力场和渗流场模拟评价煤层气有利区

为了有效筛选出煤层气的有利开发区,以鸡西盆地梨树镇坳陷城子河组为研究对象,通过分析地质构造情况和储层特征,构建了储层三维地质模型,并利用有限元数值分析方法,模拟计算了该区域的应力场和渗流场。结果显示:研究区北中部为低应力区,应力为29.8~30.0 MPa,多为挤压应力;流场速度相对较低,分布在7.5×10-7~8.0×10-7m/s;渗透率为4.8×10-18~5.0×10-18m2,属相对高渗区,该部位有利于煤层气的构造保存、水动力保存以及高效开采,为煤层气有利开发区。     

构造应力和节理耦合对采煤沉陷的控制作用分析

为了提高采煤沉陷设计计算的精确性,掌握构造应力和节理耦合对采煤沉陷的控制作用,采用FLAC有限差分程序建立数值模拟模型,分析不同构造应力和不同节理条件下对采煤沉陷的影响,为采煤沉陷预防提供一种有效的设计分析手段。     

真空渗流场的形成机理探讨

软基在“真空预压”法处理过程中的固结,不是因其所谓的“真空荷载”进行“预压”所致,而是因“真空渗流场”的形成并在其作用下产生“渗透固结”所致。全文详细探讨了“真空渗流场”的形成机理,包括该场中孔隙水运动的物理模型和土体固结的物理模型。在对土体固结模型探讨的过程中,首次将“有效应力”的概念扩展成“竖直向”有效应力和“水平向”有效应力两种,并在此基础上提出了“双弹簧固结模型”。从有效应力发展过程的角度探讨“真空渗流场”的形成过程时,发现该模型能较好地符合“真空预压”对软基的作用实质。     

各向异性散体介质中的渗流场分析研究

在多孔介质地下水动力学的基础上,从矿堆散体介质的渗透特性出发,分析了堆浸工艺中溶浸液渗流运动的规律以及应力场变化对渗流场的影响机理,建立了有关各向异性散体中非稳定渗流的偏微分方程,推导了渗流运动与散体孔隙比的变化关系,得出应力场通过影响散体的体积应变和孔隙率而影响散体的渗透率,从而最终影响渗流场的结论。     

煤与瓦斯突出矿区地应力场类型及特征分析

从产生地应力的机制出发,剖析地应力的主要影响因素,根据地应力测量结果对分布于我国东北、华北、华中的淮南等典型煤与瓦斯突出矿区的地应力分布规律和地应力场进行了分析。     

尾矿坝二维固结稳定渗流分析

根据尾矿坝的实际情况，分析了目前尾矿坝渗流分析中存在的问题。提出了考虑渗流场与应力场耦合的二维固结渗流分析方法，进行了系统的理论推导及程序设计，并应用于白雉山尾矿坝的渗流分析。