矿体与巷道的渗流场与应力场分析

渗流场与应力场的分布对矿体和巷道的结构稳定有重要的影响。利用ANSYS热分析功能来比拟渗流场,分析了矿体和巷道的渗流场与应力场分布。模拟结果表明,矿体考虑了渗流场的影响后,应力场有所增加。巷道最大应力区域出现在巷道两侧,得出巷道的破坏往往最先发生在巷道的两个肩与两底角的结论。     

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。     

地下水和温度影响下的深部巷道变形特征

由于深部岩体长期处于应力场、渗流场和温度场三场耦合环境中,导致岩石性质已经不同于浅部。深入了解和掌握深部环境中的岩体工程的力学特性显得非常重要且急迫。因此总结分析了应力场、渗流场和温度场三场之间的耦合关系,并给出了三场平衡方程。运用FLAC3D软件建立起包含应力场、渗流场和温度场的数值计算模型,根据模拟所得的应力、位移分析了孔隙水压、温度和热对流系数对巷道变形破坏的影响。     

渗流作用下非均匀应力场巷道围岩稳定性分析

将巷道围岩视为多孔介质,考虑地下水渗流作用的影响,应用弹塑性理论,分析了非均匀应力场圆形巷道围岩的力学性态,推导出了非均匀应力场下圆形巷道弹塑性的解析解,基于Mo-hr-Coulumb强度准则,得出了渗流作用下巷道围岩的塑性区边界线方程,并通过具体实例,对比分析了当λ=0.5时渗流作用对应力场的径向应力与切向应力在巷道两帮和顶底板的分布情况。研究表明,考虑渗流作用,对应力场的影响作用更为显著。     

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。     

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。     

有限元分析在某矿山主巷道稳定性评价中的应用

某矿山矿体埋深大,围岩稳定性差,基于巷道空间位置的复杂性和安全性考虑,采用岩体弹塑性破坏Drucker-Prager(简称D-P准则)准则,通过ANSYS 8.0有限元程序分析软件,进行三维非线性有限元数值模拟,对矿山主巷道的位移场、应力场进行数值分析,分析在应力场发生变化的条件下主巷道的塑性区,确定了巷道变形及围岩应力随着巷道埋深变化的关系。对主巷道稳定性进行分析和评估,最终确定了巷道稳定性随巷道埋深变化时主要影响部位及因素,可为矿山确定巷道支护参数提供指导。     

深部巷道在温度和地下水影响下的变形特征

因为地下深处岩体常年处在温度场、渗流场和应力场三个耦合环境中,所以地下深部岩石和地表浅层岩石的性质不一样,对地下深层岩体力学特征及变形规律进行深入研究显得十分重要。研究了温度场、渗流场和应力场之间的耦合关系,并提出其三场平衡方程。通过FLAC~(3D)数值模拟软件建立用于计算温度场、渗流场和应力场的模型,依据模拟结果分析热对流系数、温度、应力、孔隙水压力等因素对巷道变形破坏的规律。     

热-流-固耦合岩体三轴压缩实验数值模拟

为了探究岩体渗透特性与应力场和温度场之间的关系,进一步获得耦合条件下岩体的力学行为规律,在温度场、渗流场、应力场三场耦合条件下,对岩体进行不同围压梯度、不同Darcy渗透系数的三轴压缩实验的数值模拟研究。研究表明:围压是影响岩体渗透性的因素之一,在其他各场条件一致的工况下,围压越大,岩体的渗透性越低;作用于岩体的应力场对流经岩体的渗流场产生的影响比较明显,流经岩体的渗流场对岩体内部分布的温度场的影响占主导作用,但作用于岩体的应力场对岩体内部分布的温度场的影响并不十分显著;岩体在多场耦合条件下进行三轴压缩实验模拟,端部效应显著,边缘应力分布集中,岩体应力分布呈现上下对称分布状态。     

采动应力场与瓦斯渗流场耦合理论研究现状及趋势

随着高强度开采方法的广泛应用,采动应力场与渗流场耦合理论的研究成为国内外研究的热点,通过对国内外相关文献的整理与分析,从采动围岩应力场、裂隙场演化规律、瓦斯渗流理论等方面进行了论述,展望了高强度开采应力场与瓦斯渗流场耦合理论的研究方向和有关发展趋势。高强度开采条件下将应力场与瓦斯渗流场耦合研究是高强度开采条件下保证煤矿安全开采的客观要求,也是解决实际工程中瓦斯安全问题重要的理论基础,对工程实践具有指导意义。     

大跨度双连拱隧道开挖渗流场特征研究

连拱隧道特殊的结构型式导致了连拱隧道在渗漏水防治方面存在较大的困难,对大跨度的连拱隧道而言,这种现象尤为突出。要研究地下水在连拱隧道中的渗漏,首先要研究连拱隧道施工过程(开挖步骤)对渗流场的影响。文中对南京九华山大跨度双连拱隧道所在工程区的工程地质及水文地质特征进行了分析,根据场地岩体的基本性质,采用二维渗流分析方法,对九华山隧道在不同开挖(加固)步骤中的渗流场特征进行了详细的研究,得出在不同开挖步骤中隧道围岩的渗透压力及渗透梯度,指出渗透压力及渗流速度较大的部位,为隧道及时加固以及防排水设计提供理论基础。     

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。     

自然邻点插值在渗流场/应力场构造中的应用

计算渗流场或初始地应力场的网格一般要比实际结构分析的网格大，因此结构分析时需要将大网格中的渗流场或初始地应力场转换到小的结构分析网格中。若有大网格信息，就可以利用有限元形函数进行转换。但有时只有大网格结点坐标和相应的物理量，此时一般采用加权平均法进行转换，这种转换的精度不是太高。自然邻点插值法是基于给定结点的Voronoi图，通过自然邻点的坐标值构造插值函数，因此特别适合只有结点坐标和相应的物理量，而要将其应用于另一种网格模型的情况。给出了两种自然邻点插值的构造方式及其具体实现步骤。算例表明采用自然邻点插值构造场的精度很高。     

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.     

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。     

巷道围岩破坏形式与原岩应力场的关系研究

运用东北大学开发的RFPA2D程序模拟原岩应力变化时巷道围岩破坏过程,了解无裂纹巷道围岩破坏形式与原岩应力的关系。根据模拟结果,在垂直应力大于水平应力的情况下,破坏主要在巷道侧面上发生。反之,在巷道顶板和底板发生。2个应力之比越大,这样的现象越明显。2个应力相同的情况下,在巷道顶底板和两帮都发生破坏。因此巷道破坏形式与垂直水平应力之间的比值有关而与应力大小无关。     

基坑防渗体局部失效渗流场变化特征

采用三维有限元方法分析了基坑开挖工程在防渗体出现局部失效情况下,引起渗流在失效部位的集中及渗流场空间状况.提出了以一维通道嵌入三维块体的方法模拟管涌发展过程及渗流场变化特征.讨论了管涌通道渗透性对基坑管涌发展规律的影响.