板岩山危岩体成因有限元分析

根据黄石市板岩山危岩区的工程地质条件，建立三维有限元分析模型，考虑岩体节理和断层，采用自编的三维节理非线性程序ＧＥＯＴＬ，模拟分析近１００年来地下煤层逐步开采山体的变形情况和开裂破坏情况，其结果与目前山体状况基本一致，说明地下煤层的开采是黄石市板岩山危岩体的形成的主要原因。     

危岩体削方石料转运溜槽系统研究

溜槽系统是山体开采中一种经济、安全的运输方式,它的优越性已逐渐被人们意识到,但其理论研究十分稀少,特别是溜槽系统的设计无相关理论和规范可参考。为此,研究了岩块在溜槽系统中的运动形式、运动速度和飞跃距离,并在此基础之上,以黄石市板岩山危岩体削方工程为例,探讨了溜槽系统在危岩体削方石料转运中的应用。溜槽系统充分利用了地形高差大的特点,节约了石料运输成本,加快了施工进程,有较好的推广前景和参考价值。     

断续节理洞群渗流效应的数值模拟

采用三维有限差分FLAC3D程序,以二滩工程地下洞群为背景,考虑断续节理是影响地下洞室围岩稳定的重要因素,为有效反映其影响,本文提出Interface界面模型模拟断续节理的力学效应,对考虑与不考虑节理岩体渗流对围岩稳定性进行了大量计算工况的准三维数值模拟。得到相应的结论,可供大型地下洞室群稳定分析时作为参考。     

断续节理洞群渗流效应的数值模拟

采用三维有限差分FLAC^3D程序,以二滩工程地下洞群为背景,考虑断续节理是影响地下洞室围岩稳定的重要因素,为有效反映其影响,本文提出Interface界面模型模拟断续节理的力学效应,对考虑与不考虑节理岩体渗流对围岩稳定性进行了大量计算工况的准三维数值模拟。得到相应的结论,可供大型地下洞室群稳定分析时作为参考。     

节理岩体断裂破坏强度计算及工程应用

由于地质构造的影响 ,节理岩体通常处于压剪应力状态 .本文根据压剪应力场中节理裂隙扩展断裂破坏机制 ,通过附加张应力研究了节理扩展相互作用对岩体断裂强度的影响 ,推导出了节理岩体的断裂破坏强度计算公式 ,并将该强度模型用于指导一大型山体隧道工程的设计和施工 ,取得了显著效果 .     

红菱煤矿开采保护层对 煤岩体透气性的数值模拟

以红菱煤矿保护层开采为工程实例,通过开采11#煤层,对存在煤与瓦斯突出的7#煤层和12#煤层进行 卸压,利用FLAC3D数值模拟中小同步开挖的渗透率变化情况,对保护层开采过程中煤岩体的渗透性进行了分 析,得出了煤岩体透气性变化规律。结果表明:煤岩体的透气性随着工作面推进不断增强;开采保护层上覆岩体 的渗透率明显比底板岩体的渗透率大;卸压效果越好,渗透率越大。     

节理岩体断裂破坏强度计算及工程应用

由于地质构造的影响，节理岩体通常处于压剪应力状态．本文根据压剪应力场中节理裂隙扩展断裂破坏机制，通过附加张应力研究了节理扩展相互作用对岩体断裂强度的影响，推导出了节理岩体的断裂破坏强度计算公式，并将该强度模型用于指导一大型山体隧道工程的设计和施工，取得了显著效果。     

考虑剪胀效应的节理岩体三维等效模型

研究建立了贯穿节理岩体的三维等效弹性模型,考虑了岩体中节理的剪胀效应,分析了剪胀系数和节理面倾角对各向异性岩体等效弹性模量的影响,编写了节理岩体等效弹性常数实用计算软件,可以方便、快捷地对节理岩体的等效性能进行估算。     

节理岩体三维复合等效模型

将含有多组节理的岩体复合等效为均质的各向异性体.推导出了受任意多组节理切割的岩体的三维等效本构关系,编写了计算程序,根椐完整岩体、节理的性质及产状参数.可以很方便地预报节理岩体的三维复合等效刚度矩阵及弹性常数。     

考虑剪胀效应的节理岩体三维等效模型

研究建立了贯穿节理岩体的三维等效弹性模型,考虑了岩体中节理的剪胀效应,分析了剪胀系数和节理面倾角对各向异性岩体等效弹性模量的影响,编写了节理岩体等效弹性常数实用计算软件,可以方便、快捷地对节理岩体的等效性能进行估算。     

煤岩体中弹性比能分布的有限元计算分析

冲击地压发生的前提是矿山井巷和采场周围的煤岩体中储存了足够的弹性能．摸清围岩体中弹性能的分布规律是有效地进行冲击地压预测预报的前提，文中探讨了井巷和采场围岩体处于弹塑性变形状态下其弹性比能的计算方法，提出了用有限元法分析计算处于弹塑性变形状态下的煤岩体中弹性比能分布的理论与方法，以及产生冲击地压的弹性能判据．结果表明，蝶层巷道两帮煤体中弹性比能的最大值与采深的平方近似成正比，与其弹性模量近似成反比．对鲁村煤矿2217区段运输平巷的具体条件进行的有限元计算分析表明，该巷道不满足产生冲击地压的条件，与现场实际情况相吻合．     

煤矿巷道断面形状及锚杆支护围岩变形的数值分析

为了研究巷道不同断面形状和锚杆支护对巷道围岩稳定性的影响,采用ANSYS有限元计算方法进行数值模拟,通过对计算结果分析,得出半圆拱形巷道为最佳断面且煤矿巷道锚杆支护能够有效地控制围岩的变形;煤矿巷道锚杆支护对竖向位移的控制作用较大的区域集中在巷道围岩1.8 m范围以内及巷道的两个底角部;对于横向位移的控制作用较大的区域集中在巷道围岩顶板、两帮中部1.6 m范围以内及巷道的两个底角部.     

Numerical simulation and damage analysis of fissure field evolution law in a single coal seam mining

Based on the different deformation and failure laws of coal and rock materials under tensile or compressive loads, the damage variable was defined to divide three phases from the damage and rupture point of view in order to reveal the fissured field evolution characteristics and spatial distribution of coal and rock in the single coal seam mining with low permeability and rich methane. According to the corresponding damage constitutive equations, the secondary development of the finite element program was completed. The fissures field evolution law of a coal mine with single coal seam mining was calculated and analyzed by this new program and the distribution areas and failure degree of the surrounding coal and rock structures with damage, fissure or rupture are given on the condition of mining. This paper provides a scientific basis for quantitative research and evaluation of the safe simultaneous production of coal and gas.     

房柱采矿法结构尺寸的模拟研究

本文在前人对有限元研究的基础上,首次将三维空间有限单元法用于分析和研究缓倾斜矿体房柱采矿法的最优采场结构参数.独立地编制了对岩层进行应力和变形分析的三维有限元通用程序,并调试通过.根据对贵州汞矿的实际模拟计算,证明该程序的求解精度满足工程要求,矿山现用采场结构尺寸还存在着很大的潜力,可提高矿房跨度,减小矿柱尺寸,从而降低矿石损失,充分利用地下资源,增加企业经济效益.     

地下钢筋混凝土岔管三维有限元分析

以我国某大型抽水蓄能电站工程为实例,利用大型通用有限元软件ABAQUS对该电站尾水钢筋混凝土岔管洞段围岩及衬砌的变形和应力状况进行三维有限元分析,根据计算结果对衬砌进行了配筋计算,提出了在实际工作中应做好围岩的固结灌浆、衬砌和锚固的建议.     

基于ABAQUS大型地下洞室群分期开挖动态模拟

基于三维弹塑性有限元数值计算理论,借助ABAQUS/standard求解模块分析大型地下洞室群分期开挖围岩稳定.利用"生死"单元将地下洞室开挖问题转换成简单的加载问题,从而实现分期开挖问题的动态模拟.建立如美水电站地下厂房三维有限元模型,初始地应力三维有限元反演,二次平衡岩体初始地应力,得到初始应变为零且位于屈服面内的初始应力场.采用D-P弹塑性岩体本构模型,计算了分期开挖过程中位移场、应力场并分析了其分布规律.利用面向对象编程语言Python编写脚本访问结果数据库,重新定义各类破坏区.借助ABAQUS自带的插件程序,创建新的后处理模块,拓展了ABAQUS后处理功能.     

三峡工程永久船闸中隔墩岩体变形模拟研究

运用离散单元法 (DEM )与有限单元法 (FEM )等数值模拟方法 ,全面地对长江三峡工程永久船闸二闸室至三闸首部分的中隔墩岩体分别在施工期和运行期的变形规律进行了模拟研究 .综合分析结果表明 :垂直于闸室轴线的水平位移在开挖完成后基本处于稳定状态 ,而在运行期有所减少 ;平行于闸室轴线的水平位移总体向下游发展 ;而垂直方向的位移先表现为回弹 ,后发生沉降     

有限元法预测贯通节理岩体三维等效弹性参数

采用节理有限元法对贯通节理岩体的变形特性以及等效本构关系进行研究，分别对含有一组和三组节理的岩体等效弹性常数进行了预测。与解析方法相比，数值方法可以不必做太多的假设，能对节理岩体的力学行为进行综合分析，从而可得到包含完整岩石与节理的统一的本构关系，并可研究节理面几何形态的影响。     

User-friendly finite element design of main entries,barrier pillars,and bleeder entries

This contribution describes development and application of a user-friendly finite element program,UT3PC, to address three important problems in underground coal mine design:(1) safety of main entries,(2) barrier pillar size needed for entry protection, and(3) safety of bleeder entries during the advance of an adjacent longwall panel.While the finite element method is by far the most popular engineering design tool of the digital age, widespread use by the mining community has been impeded by the relatively high cost of and the need for lengthy specialized training in numerical methods.Implementation of UT3PC overcomes these impediments in three easy steps.First, a material properties file is prepared for the considered site.Next, mesh generation is automatic through an interactive process.A third and last step is simply execution of the program.Examples using data from several western coal mines illustrate the ease of using the application for analysis of main entries, barrier pillars, and bleeder entry safety.     

岩石破裂过程微裂纹演化规律有限元统计分析

为了系统完整地研究岩石破裂过程的微裂纹演化特征，运用数值分析方法RFPA^2D，对在单轴压缩条件下岩石整个破裂过程进行了数值模拟，直观再现了岩石的微裂纹演化行为．借助RFPA加对每加载步产生的破裂集团大小及数目进行统计的功能，对岩石的微裂纹演化规律作了定量化分析．结果表明：岩石破裂失稳具有前兆性，在接近自组织临界点之前，就出现了大的破裂集团（微裂纹）；岩石宏观破裂失稳后，单元破裂百分比（损伤程度）略有所增加，而总破裂集团数（总微裂纹数）却有所减少．