连续介质模型在边坡渗流分析及疏干工程中的应用

针对露天矿山高边坡地下水渗流场的特点，通过对等效连续介质渗流运动方程中水压力传导系数的剖析和现场疏干工程实践总结，提出了有实用价值的边坡水压疏干开程设计方法 。     

裂隙岩体非稳定渗流的离散-连续介质模型

给出了一种非线形耦合分析模型,即离散－连续介质模型，该模型克服了求取两类介质之间水量交换的困难，能更准确地反映裂隙岩体的结构特征和渗透特性.基于该模型导出了裂隙岩体渗流场的非线形耦合分析有限元格式，并编制了相应的有限元程序.最后给出算例分析，验证了所提出的方法的可行性和实用性.     

地下水非达西渗流分析

非达西渗流分析是地下水资源分析与评价的重要内容。系统地分析与总结了岩土体中地下水非达西 (非线性 )渗流的理论与试验规律 ,采用解析分析和数值分析相结合的研究方法 ,对一维、二维非达西渗流进行了求解 ,并与相应的达西 (线性 )渗流解进行了比较。可以看出 ,不能采用线性渗流规律来近似代替非线性渗流规律     

巷道围岩渗流场和应力场各向异性特征分析及应用

依托范各庄煤矿12号煤层底板的砂岩巷道工程实际,应用岩体结构面非接触测量（ShapeMetriX3D）系统,对巷道开挖面进行岩体结构面数字摄影测量及识别,得到岩体结构面的几何分布参数;在此基础上,利用Mont-Carlo方法生成裂隙网络,分别利用离散介质渗流方法和几何损伤理论计算岩体的渗透张量和弹性张量,研究了岩体力学参数各向异性和尺度效应;最后,建立了平面应变情况下的巷道围岩各向异性渗流力学模型,采用COMSOL Multiphysics多物理场分析软件,计算得到了可以考虑节理分布特征的巷道围岩应力场和渗流场,并讨论了岩体力学性质主方向对围岩应力场、渗流场及损伤区的影响。研究表明,岩体的各向异性对数值模拟结果影响显著,等效连续介质的各向异性模型能考虑岩体结构面的影响,更符合工程实际。     

连续介质放矿理论的检验(下)

在连续介质放矿理论放出体形和散体移动场检验的基础上（上篇）,对连续介质放矿理论进行了连续流动检验。检验结果表明,只有类椭球体放矿理论能全部通过连续流动检验。     

水-岩耦合作用下边坡岩体渗流二维数值模拟

为了研究岩体渗流及水-岩耦合作用对边坡稳定性的影响,首先基于岩体特征建立等效连续介质模型,然后采用有限元法求解该模型,并利用SEEP/W软件模拟正常水位、暴雨入渗和排水疏干时采区地下水渗流。结果表明：等效连续介质模型可靠性高,地下水二维渗流存在各向异性,且裂隙轴向的水力坡降明显大于裂隙径向;3种工况水力坡降明显区域均为边坡表层、不同岩层交界处及混合Ⅰ岩内;暴雨入渗时水-岩耦合作用导致岩层拉应力增大、孔裂隙扩展,剪切滑移为边坡失稳主要诱发机制,而排水疏干有利于提高边坡稳定性。     

放矿连续介质理论评述

放矿理论是研究覆盖岩石下崩落矿古运动规律的理论。对预测损失贫化、确定合理的采矿方法结构参数和放矿管理制度，以及降低贫化损失、提高经济效益都有十分重要的作用。当前放矿理论研究，主要从两方面进行：卫、放矿随机介质理论：把矿岩（散体）按随机介质处理，建立放矿理论。2、放矿连续介质理论：认为散体是①连续分布的散体质点组成，故以连续介质模型建立放矿理论。模型建交依据是J）放矿理论主要研究矿岩体整体的宏观特征，注重统计平均值；2）、矿岩体（散体）的尺寸远远大于松散颗粒的直径和间隙尺寸，从宏观上把散体看作由质点…     

注水过程渗流对煤体的影响分析

对注水过程中水、气两相介质渗流对煤体的影响进行了理论分析,提出注水过程中的渗流对煤体的影响主要表现在水和瓦斯气体对煤体的物理化学作用和力学效应。分别对注水过程中水区和气区渗流介质的非稳态渗流对煤体的影响进行了分析,提出气体对煤体的影响主要表现在煤体的瓦斯吸附量上升,使煤体膨胀,表现出膨胀应力;水对煤体的影响主要表现在对降低煤体强度、提高煤体塑性和促进裂纹扩展;根据渗流的动态过程,分析了渗流对煤体影响的动态效应。     

注浆-钢衬联合堵水立井围岩非达西渗流场与有效应力场分析

高水压条件下采矿深立井围岩的饱和渗流一般处于非达西渗流状态，以此状态下深立井注浆防水与钢衬联合支护方案为研究对象，基于Izbash非达西渗流模型、厚壁圆筒理论以及连续介质弹性力学理论，借助计算机符号运算软件，对注浆-钢衬支护作用下的井周位移场和应力场完成解析求解，通过有限元软件ABAQUS将解析解和数值解进行了对比，两者结果基本一致；基于所得解析解进一步研究了非达西渗流系数变化和注浆-钢衬联合支护参数变化对支护效果的影响；提出了以控制涌水量来对注浆-钢衬联合支护优化设计方法并进行了算例计算。研究结果表明：非达西渗流系数越大，钢材井壁处环向应力随着钢衬厚度、注浆半径增大而减小的幅度也越大，增大非达西渗流系数对与提升注浆-钢衬联合支护的支护效果具有积极作用。     

对“连续介质中非连续流”的研究

“连续介质中的非连续流”是现代水文地质学中一个崭新的研究领域。本文简要说明了“连续介质中非连续流”的概念、类型、研究任务、研究方法及其意义。并介绍在矿山应用该理论所得到的环境效益和经济效益。     

FDEM降雨模型对路基渗流影响分析

该文研究FDEM降雨模型下非饱和土路基渗流及路基含水量的变化。基于路基内部水运动原理分析了降雨对路基的浸润作用;探讨FDEM降雨模型雨水入渗路基机理,推导出降雨作用下雨水入渗路基深度公式;研究了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和流。基于一般渗流方程的基础上,初步推出了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和渗流公式。分析结果表明,降雨作用下的路基渗流的深度可达100cm以上,含水量的变化可达15%。     

Numerical Study of the Effects of Drainage Systems on Saturated/Unsaturated Seepage and Stability of Tailings Dams

The stability of tailings dams is affected by seepage characteristics such as the location of the phreatic surface inside the dam, the effects of the capillary fringe, and the unsaturated zone above the zero pore pressure level. In this study, the performance of drainage systems in tailings dams was investigated by analyzing saturated and unsaturated seepage in the dam, considering the effects of the construction method, tailings properties, and the type of drainage systems. First, general seepage characteristics in tailings dams were studied and the effects of non-homogeneity were investigated. Our results show that in a silty tailings dam with a height of 15 m, unsaturated plus capillary seepage flux can reach 13% of the total seepage. The total head vs. discharge volume curves under various conditions were compared and their practical implications are presented. Then, stability analyses were carried out using the results of seepage analyses for different construction methods, material properties, and drainage systems. Finally, a number of practical conclusions are drawn regarding dam stability and the efficiency of toe, blanket, and chimney drains in different construction methods. Using a blanket and/or a chimney drain can increase the stability safety factor by up to two times, depending on the type of material.     

基于流固耦合的强度折减法的地下水渗流对隧道稳定性的影响研究

为充分研探讨地下水渗流对隧道稳定的影响,基于流固耦合的强度折减法优化计算隧道稳定性的安全系数。以3种计算工况参考,分别对地下水渗流、流固耦合计算模式下影响隧道稳定性的安全系数进行详细分析,并对地下水位对隧道安全系数和拱顶沉降进行了分析。结果表明,考虑地下水渗流情况后,隧道的安全系数降低;考虑流固间接耦合和完全耦合的模式计算获得的隧道安全系数大致相同,但间接耦合模式下消耗的计算时间最短;随着地下水水位的升高,隧道安全系数有所下降,二者呈线性相关;在选取相同折减系数时,隧道拱顶的沉降程度随地下水水位升高而增加。     

红河某尾矿库坝体渗流稳定性分析

我国以往尾矿库技术不足,许多尾矿库存在设计不当的问题,潜在危险高.对此以云南红河某尾矿库为研究对象,通过现场勘查并结合室内土工试验与力学试验得到尾矿体渗透系数及力学参数,基于Geo-studio软件,构建尾矿库数值分析模型,研究尾矿库的渗流规律并对尾矿库坝体稳定性进行计算分析.对结果分析得出:尾矿库坝体在正常运行、洪水...     

尾矿库坝体及排渗体三维渗流分析

尾矿库区渗流场具有明显的三维特征,基于有限元方法对尾矿库的三维渗流及尾矿坝排渗体的渗流进行研究分析,模拟了尾矿库三维渗流和尾矿库增加了排渗盲管后的渗流。计算结果较好地反映了实际渗流情况,对指导尾矿库的设计和施工都有重要的意义。     

尾矿库三维渗流场数值模拟中入渗上缘线的确定方法

采用现有的确定入渗上缘线的方法进行尾矿库三维渗流数值模拟,得到的三维渗流场与实测值有较大的差别。针对这个问题,提出了确定入渗上缘线位置的间接化引方法。以渗流理论和有限元理论为依据,分别选择3种入渗上缘线位置对尾矿库进行三维渗流场的数值模拟,通过与实测结果比较,进一步证明采用间接化引方法确定入渗上缘线的合理性。     

裂隙水压力作用下锚杆加固岩石边坡稳定性分析

裂隙中的渗流是岩石边坡失稳的重要因素之一。渗流对岩石裂隙存在静水压力和动水力,特别是暴雨会引起裂隙中的渗流压力迅速增大,造成滑坡等地质灾害。锚杆作为岩土工程的重要支护手段,被广泛应用于岩土加固工程中。基于岩土塑性极限平衡理论,从塑性功角度首先探讨了岩土边坡能量安全系数的取值,进而对岩体裂隙中存在静水压力和动水力情况下,锚杆加固岩体边坡的稳定性进行了研究,建立了相应的计算方法和公式。结合工程算例,重点分析了渗透压力作用对岩体边坡稳定性的影响以及锚杆的加固作用。分析表明,渗透压力对岩体边坡稳定性的影响是不可忽略的。     

基于Autobank_3d软件的尾矿坝三维渗流计算分析

借助Autobank_3d三维渗流计算软件,建立了较为准确的尾矿坝三维计算模型进行稳定渗流场计算,得到了详细的坝体渗流状态,模拟了埋置于堆积坝坝坡的排渗水管及尾矿坝运行后期出现的初期坝淤堵情况,前者将有效降低堆积坝的浸润面,后者则大大不利于坝体渗流稳定,需要采取其他排渗措施。     

煤体瓦斯吸附渗流过程及声发射特性实验研究

对原煤试样瓦斯吸附渗流过程的声发射信号进行了监测,并基于声发射信号特征,分析了煤体损伤演化及瓦斯吸附渗流的动态特征。实验发现,在吸附过程的初期,声发射强度最大,而且随着吸附量的逐渐增加,声发射信号逐渐减弱;吸附过程中声发射信号在时域上呈现阵发性,即密集段与间歇段相连的特征。实验结果表明:瓦斯是由煤体最外层开始逐层向内部吸附渗流的;在瓦斯逐层渗流过程中,当瓦斯压力梯度大于可导致煤体局部微观结构破坏的临界压力梯度时,瓦斯表现为具有动力效应的破坏式渗流,对应着声发射的密集段;煤体受到破坏后,渗流阵面的压力急剧降低,瓦斯表现为无破坏能力的渗流,同时也进入蓄能阶段,对应着声发射间歇段;随着煤体内部瓦斯压力的增大,吸附过程趋于平衡,煤体内产生的声发射信号也逐渐减弱。