基于SURPAC二次开发的FLAC~(3D)模型构建

FLAC3D软件在矿山岩石力学数值计算上具有独特的优势,但在构建矿山三维模型上存在不足;SURPAC软件在矿山三维建模应用广泛,但无法进行稳定性分析。为了将SURPAC在三维建模方面和FLAC3D在数值计算方面的优势相结合,采用TCL脚本语言对SURPAC进行二次开发,提出一种FLAC3D模型构建的数据转换方法,能够有效避免产生重复节点,从而实现FLAC3D模型的快速构建。以某钼矿为例,利用该方法将SURPAC块体模型转换为FLAC3D模型。结果表明该方法的有效性和可行性。     

无烟煤蠕变模型及FLAC3D二次开发

蠕变模型的加速蠕变阶段可引入分数阶Abel阻尼器进行表征。为了更加准确地描述无烟煤蠕变模型的加速阶段,引入陀螺元件及位移阶跃函数,通过设计完成无烟煤三轴蠕变试验,结合试验曲线将无烟煤蠕变阶段细分为瞬时变形—假加速—减速—等速—加速蠕变五个阶段。各阶段模型采用合适的元件进行组合,构成组合分数阶蠕变模型,对模型一维本构方程进行三维扩展,并将模型方程进行有限差分化;在FLAC3D内置Burgers本构模型的基础上,完成组合分数阶蠕变模型(NEGS)的二次开发;数值模拟结果对比分析表明,组合分数阶蠕变模型(NEGS)能较好地表征无烟煤各蠕变阶段的变化特征。     

AutoCAD to FLAC3D模型转换方法

针对FLAC^3D前处理功能较弱的特点,提出了一种AutoCAD to FLAC^3D模型转换方法,将建模工作转移到建模能力较强的AutoCAD软件中。该方法的核心思想是将AutoCAD模型分解成长方体单元,将单元数据导入FLAC^3D中。其实现过程：在AutoCAD中设定模型分组,指定最小单元尺寸限定尺寸,将模型进行分区,区间模型各组间进行布尔运算;然后以区间尺寸大小的长方体与区间模型进行布尔运算,如果运算结果是长方体且只有1块,则结束计算并保存;如果不是,则将区间分解为8个子区间,每个子区间与区间模型再进行计算,直至区间尺寸小于最小单元限定值为止;随后提取分解形成的长方体形3dsolid对象顶点坐标值,汇总各区间分解单元、坐标存入汇总文件,提取坐标、单元及其分组等数据写入后缀为.FLAC^3D的文件中,由FLAC3D导入网格命令读取文件,完成模型转换。应用该方法可以在不简化的前提下建立复杂模型,提高模拟相似度,降低建模难度,提升建模效率,实现快速、精准建模。     

用于FLAC 3D力学分析的矿床块段模型优化建模技术研究

FLAC^3D主要是模拟计算地质材料和岩土工程的力学行为,可以对矿山开采中产生的空区及地表移动问题进行数值模拟,并进行稳定性分析。但对于复杂的工程和地质条件,FLAC^3D本身的前处理能力不强,建立的模型不能准确反映实际情况,要做大量简化。因此,探讨依据FLAC^3D网格划分的原则和三维矿床软件SURPAC构建块段模型的方法,对用于力学分析的块段模型构建的步骤、原则等进行研究,使建立的模型得到优化,使其能够直接作为FLAC^3D分析的前处理模型进行模拟计算,并结合弹性力学的原理验证了其正确性,同时用优化后的前处理模型结合云南某铜矿的实际进行力学分析,验证了该方法的可行性和准确性。     

基于SURPAC软件的矿石品位预测

运用SURPAC软件建立块体模型,结合地质统计学对块体模型进行分布赋值。基于SURPAC软件三维建模功能,建立符合井下实际生产的采准巷道模型和回采菱形块模型,实现了对井下采准、回采矿石品位的快速预测。     

基于FLAC3D的基坑开挖与支护分析

基坑工程必须以支护结构和周围环境安全为前提,以北京某中心基坑工程为案例,采用数值方法分析坑周土体及支护结构受力变形情况.监测数据证明采用FLAC3D使基坑工程可视化切实可行;基坑阴角与阳角位置有较为明显的空间效应,影响其周边土体变形;基坑周边土体的沉降、水平变形均随深度的增加而减小.利用数值方法分析可预测岩土工程、采矿工程等领域问题,用以优化施工方案,形成信息化施工.     

基于FLAC~(3D)二次开发的含预制缺陷岩体数值模拟

为研究不同缺陷角度下双裂纹岩体的强度与破坏特征,利用C++语言对FLAC~(3D)进行二次开发,构建了1种弹脆性损伤本构模型。引入基础单元与破裂单元的概念,将岩石在细观上破坏前的力学行为假定为线弹性,破裂性质假定为弹脆性,当基础单元达到强度准则后转换为破裂单元,其力学参数进行相应的弱化使其承载能力维持在残余强度水平。数值模拟结果表明,随着缺陷角度的增加,岩体强度先下降后上升,而细观破裂由拉伸-剪切型的混合破坏转变为剪切破坏。     

FLAC3D中随机裂隙模型实现技术研究

本文根据工程岩体内存在宏观裂隙的特点,研究Autocad、Ansys联合建模技术.首先通过VB编程语言设计交互式随机裂隙面群的生成程序,并在Autocad中实现.其次,转入Ansys中进行系统模型设计.最后,在FLAC3D中进行数值模拟应用.从随机裂隙模型的应用效果来看,裂隙的存在使得岩体塑性范围加大,易失稳破坏.说明该方法生成的随机裂隙模型是可行的.     

FLAC3D在巷道支护中的模拟分析

FLAC3D以有限差分法为理论基础,其内置的Mohr-Coulomb模型以弹性增量法则、Mohr-Coulomb屈服条件和塑性修正为理论背景,通过计算机实现对材料力学特性的模拟.其适合于巷道支护模拟分析.利用FISH语言动态模拟巷道掘进过程,数值分析巷道支护效果.     

基于SURPAC构建罗卜岭铜钼矿岩体基本质量的空间分布

矿山无岩体揭露工程时,由于无法直接测得与岩体基本质量相关的参数,从而不能判定岩体的稳定性级别。本文以钻孔岩芯为研究对象,对岩芯进行了点荷载强度的测定和岩石质量指标RQD的统计。基于岩石点荷载强度和单轴抗压强度之间的关系,以及岩石质量指标RQD和岩体完整性指数之间的关系,得到了每个钻孔在空间上连续分布的岩体基本质量。将获得的岩体基本质量作为数据源,借助SURPAC块体模型并采用距离幂次反比法估值了整个矿体的岩体基本质量,构建了矿体的岩体基本质量空间分布。研究结果为确定岩体基本质量以及判定岩体稳定性级别提供了方法,为采矿方法的选择以及开拓、采准工程布置提供了依据。     

基于SURPAC的ANSYS三维复杂模型的构建方法

对大型数值分析软件FLAC^3D、ANSYS进行了对比, 发现ANSYS在对不规则模型进行网格划分方面优于FLAC^3D, 并针对FLAC^3D、ANSYS在建立不规则复杂模型时存在耗时耗力等问题, 提出了基于SURPAC的ANSYS复杂模型的构建方法 采用JAVA语言编写了SURPAC-ANSYS接口程序, 将SURPAC模型的点线面数据转换成ANSYS识别的数据格式, 从而实现SURPAC模型到ANSYS模型的构建。最后, 通过新城金矿V^#矿体的工程实例, 解决了SURPAC模型到ANSYS的转换以及模型难重构等问题。结果表明 此构建方法可行且高效。     

基于SURPAC-FLAC~(3D)露天矿边坡设计及稳定性分析

以金鑫铜钼矿为工程背景,利用SURPAC和FLAC3D软件建立矿山实体计算模型,同时获得矿山剥采比和采出矿石量等经济数据。在不降低边坡安全系数的前提下,通过适当提高单台阶角度、高度和减小清扫平台宽度3种途径来增加露天矿最终边坡角度,使得最终边坡角提高2°,剥采比从3.66降低到3.52,减少岩石剥离量约1350万t,有效增加矿山企业经济效益。并在此基础上,通过FLAC3D对加陡后的露天矿山边坡进行稳定性分析,分析加陡之后的各边坡水平位移、塑性区破坏分布情况,并对加陡后较为危险的北边帮进行跟踪点监测。分析结果表明,各边坡除小范围局部不稳定外,整体处于稳定状态,可以通过局部加固来达到矿山安全开采的要求。     

FLAC3D复杂网格模型的构建及其工程应用

借助通用有限元软件ANSYS在复杂网格模型建立方面的优势,通过开发的数据接口软件,实现了复杂地质体网格模型在ANSYS中建立并导入FLAC3D中的目的,有效降低了FLAC3D复杂网格模型建立的难度.采用该方法建模时,先通过地质建模软件GOCAD获取等高线的三维坐标数据,然后将这些数据输入图形处理软件SURFER整理后输出为等间距的点坐标,接着采用这些点在ANSYS中生成等间距样条曲线并最终建立实体模型并网格剖分,尔后通过接口程序将ANSYS中的网格模型导入FLAC3D以实现复杂岩土工程的计算分析.最后以西南某一水电站厂房边坡网格模型的建立为例,说明了该方法既实用又高效.     

饱和尾粉砂边界面模型在FLAC3D中的开发

由于岩土材料的复杂性,FLAC3D软件自带的本构模型不能满足实际数值分析的全部要求。利用FLAC3D预留的UMD接口,在C++的编译环境下实现了一种基于临界状态模型CASM边界面模型的开发。介绍了边界面模型的基本组成,给出了开发的关键步骤。并基于三轴试验结果,利用该模型对饱和尾粉砂静/动力学特性进行了分析,论证了该模型对饱和尾粉砂的适用性。     

基于FLAC3D的采场结构参数优化

房柱采矿法适合于开采水平或近似水平的矿体,在确保采场安全的前提下,获得较高的矿石回收率和降低矿石损失与贫化的重要途径是选取合理的采场结构参数。利用有限差分软件FLAC_3D,建立了开采水平矿体时的采场结构力学模型并进行了数值模拟,分析了采场结构参数对房柱法采场稳定性的影响。然后,针对鄂西缓薄高磷赤铁矿,通过数值模拟,得到了不同深度下的采场最优结构参数,并计算得到了矿石回收率,进而通过线性回归得到回收率随深度变化的函数关系。     

基于FLAC~(3D)的矿柱回收稳定性分析

针对某金矿空区群的遗留年代久远、矿岩不稳固、残留资源复杂等特点,为实现其采空区内局部高品位矿柱安全、高效、经济地回收,在经过现场勘查、试验、经济分析的基础上结合生产能力、残矿回收率、施工难度等因素对矿柱、围岩内残矿资源进行回收方案设计。运用FLAC3D反演分析残矿资源回收方案的整个残采作业步骤,在残采区域毗邻矿柱、顶底板及充填人工矿柱内布置多组模拟监测点并经过开挖模拟运算得出各监测点残采前后相应的应力、应变和塑性区指标值,对比分析以评价残采扰动前后的采空区稳定性,验证残采活动的安全可靠性。其评价分析方法和结论对该矿后续残采案例及相似矿山具有一定的借鉴意义。     

基于FLAC~(3D)的采空区变形及充填模拟

利用FLAC3D软件,模拟了西石门铁矿中深部开采后采空区的变形及充填效果。通过分析模拟结果,得出采空区形变规律以及充填后的变形改善效果,以此选择了合理的采空区充填方案,为空区的稳定性评价和治理提供了科学依据。     

非连续采空区矿柱力学分析的数值模拟

为探讨非连续采空区矿柱力学原理,通过FLAC3D数值模拟技术,对下向水平分层进路式胶结充填采矿法开采形成的非连续采空区中矿柱的受力状态进行了分析。研究表明,非连续采空区中矿柱所受的力主要为覆岩的自重应力,水平应力对其影响不大;随着埋深的增加矿柱承受的垂直方向的力近似呈直线增加;随着非连续采空区跨度的增加（进路数量增加）,非连续采空区受垂直方向的应力逐渐由围岩两侧向矿柱中间过渡。     

基于FLAC~(3D)的煤矿冲击地压深度模拟研究

煤层开采深度直接影响着冲击地压的发生,通常开采深度越大,煤体的地应力则越高,煤体变形和积聚的弹性潜能也越大。应用FLAC3D数值模拟软件,建立不同开采深度下的数学模型,分析巷道掘进对冲击地压动力灾害的影响,以模拟结果为基础,应用回归分析法确定了采掘深度与巷道附近最大主应力及最大位移的线性关系,并确定了发生冲击地压的深度,公式具有较高的相关度,对矿井的冲击地压预测防治有一定的指导意义。