不同倾角下正断层下盘开采支承应力演化规律研究

以正断层下盘工作面开采为背景,采用三维有限差分数值模拟软件FLAC~(3D) ,建立不同断层倾角下盘工作面向断层推进的数值模型。研究了工作面支承应力的分布特征和演化规律。研究表明:下盘工作面向正断层推进过程中,由于正断层切割了顶、底板岩层的连续性,采动应力的阻隔效应显著,断层倾角越小,其阻隔效应越显著。     

大倾角煤层围岩应力分布规律研究

以某矿3315工作面为工程背景,建立二维离散元模型。通过对模型结果进行分析,得到围岩应力分布情况,总结应力分布规律。并结合3315工作面现场实际情况,为矿井安全生产提出可靠性建议。     

逆断层倾角对断层两侧巷道围岩稳定性的影响

运用UDEC数值模拟软件,建立40°、60°、80°3种倾角的逆断层模型。通过分析巷道围岩塑性破坏特征、顶底板和两帮的移近量以及围岩垂直应力分布特征,研究逆断层倾角和上下盘关系对两侧巷道围岩稳定性的影响。研究结果表明:巷道在逆断层上盘时,随断层倾角增大,围岩稳定性有降低的趋势;若巷道布置在逆断层下盘,断层倾角为60°时巷道围岩稳定性最差;若巷道布置在逆断层下盘,则顶底板移近量均小于在上盘时,而围岩塑性区范围、两帮移近量和巷道两侧应力的集中程度大于上盘,且断层倾角越大差值越大。     

不同煤层倾角对围岩及顶底板影响的数值模拟

以安徽某煤矿倾角煤层采煤工作面的开采为工程背景,通过FLAC3D大型模拟软件对不同煤层倾角采煤工作面开采后采场围岩及顶底板矿压分布规律进行研究。研究结果表明:倾角对煤层工作面开挖后采场围岩应力分布、支承压力的分布有显著影响。倾角煤层工作面开采后,采场顶板岩层的变形、破坏和运动形式不同于一般煤层工作面且采场顶板应力分布是不对称的。     

隧道围岩稳定性数值模拟研究现状与发展方向

由于隧道所处的特殊地质环境，如埋藏深、地应力高、温度高、渗透压高，存在各种节理、裂隙等不连续面等，这些因素对隧道围岩稳定性有重要的影响。与隧道围岩稳定性分析的解析方法和物理模拟实验方法相比，数值模拟分析方法精度高，具有良好的适应性、通用性和灵活性，已成为解决岩土工程问题有效的工具之一。文中介绍了有限元、边界元、离散元等数值模拟分析方法在隧道围岩稳定性中的应用情况，并指出了在数值模拟方面存在的问题。最后对隧道围岩稳定性数值模拟方法的未来发展方向进行了探讨。     

煤层倾角对沿空巷道围岩变形影响的数值模拟和模型试验研究

为了弄清楚不同倾角煤层开采围岩变形规律且进行合理的支护,应用数值模拟计算与模型试验相结合的研究方法,就煤层倾角对深部沿空巷道围岩变形的影响进行了研究,发现沿空巷道两帮及顶底移近量随煤层倾角变化的曲线呈现马鞍形;当煤层倾角在20°时,两帮及顶移近量最小,而倾角小于或大于此角度,两帮及顶底移近量均增大;马鞍形曲线的形状随采深的变化稍有变化,当采深逐渐加大时,大于20°一侧的曲线逐渐抬高,即大于20°与小于20°相同度数时,采深度数大的移近量更大一些。     

通渝隧道围岩位移及稳定性模拟研究

许多工程领域涉及大型地下洞室的开挖问题,通过进行仿真模拟,可得出洞室围岩稳定性和围岩变形特征,并对围岩加固措施的有效性作出合理的判定,从而实现开挖与支护方案的优化.为了了解隧道围岩应力、位移及其稳定性的三维分布状态,采用3D-σ软件对通渝隧道出口段埋深450m的Ⅲ类围岩地段围岩位移及稳定性进行了数值模拟,在数值模拟过程中,对未支护和已施作喷层（未加锚杆）两种情况分别做了对比模拟研究,得出了隧道围岩位移Ux和围岩的稳定程度（即安全率）等相关重要参数,对以后类似隧道工程设计和施工具有较高的参考价值.     

基于有限元法的隧道围岩压力计算与分析方法研究

隧道围岩压力计算,常规的公式法是假设应力为均匀分布,没有考虑应力集中现象,而有限元法适用于分析模拟围岩体和构造的各种特性,可以准确地计算出隧道围岩应力。据此,以实际工程为例,利用公式法对围岩压力进行计算,并运用有限元法的数值方法,采用专业软件对浅埋、深埋圆形隧道的围岩应力状态进行了数值模拟分析,得出其分析与计算结果对隧道围岩压力计算具有重要意义的结论。     

断层倾角对底板突水影响的数值模拟

为了研究赵家寨煤矿综采工作面断层对底板突水的影响,根据工作面水文地质条件和岩石力学性能等参数,运用岩石破裂过程分析软件RFPA2D-Flow,模拟不同倾角的正断层在采动影响下工作面底板的裂隙变化规律。模拟结果在一定程度上揭示了断层倾角对底板突水的影响规律。模拟结果表明,断层倾角越小,断层越容易活化与突水。     

埋深对浅埋大断面水工隧道围岩及初次支护变形影响研究

以某排涝隧道为研究对象,利用FLAC^3D建立模型,分析初次支护条件下隧道埋深对浅埋隧道的开挖变形影响,并与现场监测数据进行对比。研究结果表明:(1)沿着开挖方向,围岩的变形分为3个阶段,3个阶段的变形量随着隧道埋深的增加而增加;(2)拱顶沉降的变化速率比水平收敛要大,隧道埋深对拱顶沉降和水平收敛的影响范围保持不变,隧道的横向变形不受隧道埋深的影响;(3)锚杆的受力以洞轴线对称分布,在拱顶的受力最大;衬砌的受力在边墙和墙角处较大,衬砌最大变形发生在拱顶处,随着隧道埋深的增加,衬砌的受力和变形均有所增加。掌握浅埋隧道在不同埋深下的围岩变形规律,可以为类似的工程提供理论依据。     

含断层煤层群开采围岩应力演化规律研究

采用FLAC3D数值模拟分析煤层开采过程中邻近煤岩体及断层应力分布特点、裂隙发育演化规律、及煤岩层卸压范围。结果表明:切眼、工作面前方、断层面和断层端部均出现不同程度的应力集中现象。当工作面推进距断层一定距离时,采空区上下方邻近煤层卸压瓦斯大量运移并集中在开采空间。断层面应力与工作面应力区叠加贯通,达到应力最大值,此时应对该范围内的瓦斯进行合理的抽采,避免裂隙带形成的瓦斯积聚造成瓦斯突出。     

深埋断层节理段导流隧洞围岩稳定性分析

西南某水电站导流隧洞K1+350~400桩号发育F13断层等多条节理,埋深大,地应力较高,地质条件复杂。运用三维离散单元软件3DEC对其进行数值模拟,并结合现场监测数据对其围岩稳定性进行分析。结果表明,该段围岩稳定性主要受结构面控制,F13断层下盘右拱肩掉块较多,位移较大,支护后导流隧洞围岩稳定性得到加强,支护效果较好。     

通渝隧道围岩分类

通渝隧道在工程地质测绘、钻探、物探及岩石力学试验的基础上，综合考虑岩体完整性、岩体物理力学参数进行隧洞围岩分类，为工程设计、施工参考应用。分类结果与比尼奥斯基(Bienlawski)的地质力学分类(RMR法)一致，对同类工程围岩分类有一定的参考价值。     

隧道施工过程中围岩地应力状态的数值分析

以现场调研资料为基础,应用数值分析方法,模拟研究了隧道开挖过程中围岩地应力状态的变化特征.     

不同倾角正断层附近应力分布规律数值模拟研究

查明不同倾角正断层附近应力分布规律对瓦斯分布规律预测、煤与瓦斯突出预测具有重要的参考价值。以鹤壁四矿31052采煤工作面内不同倾角正断层参数为基础,结合实验室岩石力学测试,构建了正断层地质模型;借助ANSYS有限元模拟软件对不同倾角(30、45、60°)正断层附近的应力分布进行模拟。结果表明:煤厚7.5 m、断层垂向高度50 m、断层倾角45°时,断层端部的应力集中程度最高,断层附近煤岩体破碎严重;工作面前方距断层40 m左右范围应力"释放区、集中区、正常区"三区界限较明显。断层长度、煤厚取值不同时,断层端部应力集中程度会发生变化。煤厚和工作面距断层距离对断层附近横向上应力变化有重要影响,断层垂向高度和断层倾角对断层附近纵向上应力变化有重要影响。     

地应力与巷道轴向夹角对巷道围岩稳定性影响研究

以晋煤集团赵庄矿变形破坏严重的5302工作面回采巷道为工程背景,研究地应力与巷道布置轴向夹角的变化对巷道围岩移近量和巷道稳定性的影响,采用理论分析确定合适的角度,并利用FLAC3D数值模拟软件对不同角度关系情况下围岩情况进行模拟和对比,最后通过现场实测所得数据对分析结果作了现场实证,确定出巷道布置时与地应力角度的合理范围,从而优化巷道的支护效果,提高巷道的稳定性,为以后类似条件巷道的布置提供指导。     

隧道围岩流变参数的粘弹性位移反演与验证

将解析反演和数值反演相结合,对试验毛洞的断面形状和所处应力场做出适当的简化,利用对应性原理求解出洞室位移的Kelvin粘弹性解,并以此去拟合试验洞不同位置处的实测位移而得到多组流变参数;分别将其作为FLAC3D数值模型蠕变模式的输入参数,得出各自对应的实际断面形状和实际应力场条件下试验洞的蠕变位移数值解。然后,利用BP神经网络,对各组流变参数和其对应的试验洞同一位置处的蠕变位移数值解进行训练,建立起两者之间的非线性关系;利用训练好的网络,依据实测蠕变位移值得出了围岩流变参数;最后,利用隧道实测位移数据对反演的流变参数进行了数值正分析验证。     

连拱隧道中墙顶部回填砼与围岩偏心接触的影响分析

根据某高速公路连拱隧道衬砌结构形式, 建立了有限元模型, 针对回填砼与围岩之间完全左偏心和完全右偏心两种极端接触条件, 采用数值模拟方法综合分析了偏心接触时隧道围岩和衬砌结构的变形与受力状况。结果表明, 回填砼与围岩之间偏心接触虽然对拱顶沉降影响不显著, 但会引起拱顶围岩拉应力和内衬弯矩的显著增长, 同时造成中墙产生严重偏压。     

公路隧道围岩动态分级研究

指出了我国现行高速公路隧道设计中采用的围岩分级方法的缺陷,提出在施工阶段通过对隧道围岩进行勘探和测试,并对其结果进行综合分析,在此基础上对隧道围岩进行动态分级,并以广贺高速公路文坑隧道YK73+830断面为例,通过对其掌子面处围岩进行地质雷达探测、点荷载试验和声波测试,结果表明实际的围岩级别与设计阶段的不符,从而对其进行调整。