基于遍布节理模型的边坡冻融循环研究

为探究顺层岩质边坡在冻融循环作用下的运移规律,以FLAC3D数值模拟软件内置遍布节理模型为研究手段,通过FISH语言和“二分法”编程实现强度折减法在遍布节理模型中的应用。选用不同的节理面倾角和边坡角互相组合计算安全系数,确定安全边坡角;固定边坡角和节理面倾角,发现边坡安全系数随倾向的改变呈对称状分布。对比分析遍布节理模型和摩尔—库伦模型下边坡运移规律,前者计算的边坡安全系数要小于后者;相同情况下添加节理面的遍布节理模型边坡位移和速度变化更符合实际情况。边坡在冻融循环作用下,以遍布节理模型为本构模型研究边坡运移规律,其研究结果更加符合实际现象,能够为矿山开采中遇到的边坡冻融问题提供参考依据。     

节理岩体中双巷道稳定性的边界元分析

在千米深井开采过程中,因高地压、强矿压、高地温等一系列问题变化导致不能进行安全生产,以华丰煤矿为工程背景,通过数值模拟的方法,建立了双巷道模型,对节理岩体中双巷道稳定性进行分析,研究了不同节理情况下巷道位移场、应力场分布,以及巷道底鼓、顶板下沉、两帮移近等的影响规律,为安全生产提供必要的参考。研究结果表明:节理经过巷道边界点附近通常出现应力集中现象,且经过的节理数目越多,集中现象越明显,顶板所受的影响大于两帮和底板,在节理倾角为15°时出现最大冯·米塞斯应力为86 MPa,在巷道布置过程中应尽量避开边界与节理相交,尤其是巷道顶板。相邻平行同尺寸双巷道在大部分情况位移、应力变化规律一致,且右巷道略大于左巷道,但左巷道的变化情况要比右巷道复杂。节理角度对相邻平行同尺寸双巷道的影响略微复杂,但可以得出与经过巷道边界的节理数目有一定联系:节理倾角0°时经过巷道边界的节理数目最多,此时位移最大,15°次之,从30°开始没有节理经过巷道边界,后续的节理角度与30°类似;节理经过巷道边界点附近通常出现应力集中现象,且经过的节理数目越多,集中现象越明显,顶板所受的影响大于两帮和底板,在节理倾角为15°...     

软岩巷道稳定性分析

基于粘弹性理论,分析了深部软岩巷道的稳定性。采用FLAC3D软件模拟了某地下矿山软岩巷道分步开挖时巷道围岩的力学特性及变化状态,分析了巷道锚注支护前后的应力、应变、塑性屈服情况及巷道支护的效果。结果表明,锚注联合支护对控制软岩巷道的塑性区、大位移量及变形有较好的效果。     

基于流固耦合理论的富水巷道稳定性数值模拟

为了研究流固耦合应力场对富水巷道稳定性的影响,运用FLAC3D数值模拟软件,建立了富水巷道计算模型,从围岩的位移、塑性区的大小分布情况2个方面分析了渗流对不同等级围岩稳定性的影响,并以变形破坏最严重的巷道为例进行了支护设计,验证了锚注联合支护技术对富水岩层巷道加固的有效性和合理性。     

金属矿山充填开采富水巷道围岩稳定性控制研究

为研究含水矿山矿体回采对巷道稳定性的影响，采用3Dmine-Rhion-Griddle-FLAC3D耦合构建矿区三维模型，进行矿体回采过程中巷道变形、应力、塑性区变化规律研究；进行开采过程中巷道变形实时监测分析验证巷道稳定性。结果表明：基于3Dmine-Rhino-GriddleFLAC3D分析方法，可以对含水矿山矿体回采过程中巷道稳定性进行有效分析，从而为矿体回采过程中确保巷道稳定性提供理论依据；矿体回采结束后，产生变形量较大区域仅在靠近采场两水平巷道采联位置，仅采场正上方位置处采联受扰动影响较大，变形量大于10 mm，其余部位受扰动相对较小，变形量均未超过10 mm；矿体回采过程中，两水平巷道所受最大压应力、最大拉应力、渗透压均随着回采步骤的增加呈指数增长规律，最大压应力、最大拉应力受力位置与变形相对应，所受力最大值均未超过岩体强度，渗透压较大区域均出现在各个采联两帮位置处，距离采场位置较远的主巷道处，渗透压基本保持初始渗透压状态；由于渗透压的存在，两水平巷道所受应力虽未超过岩石强度，但巷道拐角及采联端部出现较小范围塑性破坏，表明渗透压对岩石强度具有弱化作用。模拟结果为含水矿山稳定...     

相邻平行巷道间岩柱宽度与巷道稳定性关系研究

为了分析巷道间岩柱的稳定性,对两巷间岩柱进行了弹塑性理论分析、FLAC3D数值模拟,探讨了两相邻平行巷道间岩柱宽度对巷道稳定的影响。研究结果表明:埋深和岩层性质相同的相邻平行巷道,随着岩柱宽度的增加,岩柱垂直应力曲线由单峰不稳定变为双峰稳定;巷道埋深越大,巷道所处岩层越软,两相邻平行巷道保持稳定所需的岩柱宽度越大。     

斜交煤柱下动压巷道稳定性分析

阳泉一矿15#煤层8902工作面斜交布置在12#煤层残留煤柱下方,由于煤柱集中应力作用,加之本工作面采动应力等的影响,使得工作面巷道变形严重,维护极其困难。应用理论分析、FLAC3D数值计算对上方斜交煤柱集中应力与本工作面采动应力耦合动态应力场时空演化进行了分析,得出巷道与煤柱不同空间关系下应力场对巷道变形的影响规律。上述结果与8902工作面进风巷道变形的观测数据相吻合,为阳泉矿区煤柱下巷道布置和维护提供了理论依据。     

基于FLAC3D的层状岩石强度特征研究

利用单元切割法确定节理单元并赋予相应的本构模型进行计算,研究单轴与不同围压条件下的不同节理倾角层状岩石的力学特性。结果表明,无论是单轴压缩试验还是三轴压缩试验,节理对岩石强度的影响都很显著; 随着节理倾角增加,层状岩石单轴抗压强度先减小后增大,呈U型分布,在层理倾角呈60°时,抗压强度值最低; 从塑性单元个数可以看出,层理倾角0°~30°以及90°时,岩石以突然破坏为主,而层理倾角45°~75°时岩石破坏较缓慢; 随着围压增加,岩石抗压强度增加,岩石破坏时间延后,弹性段增长。研究结果可为岩石、岩体的各向异性问题的研究提供参考。     

节理岩体巷道的稳定性分析

由于节理、断层等不连续面的存在造成岩体变形的不连续性,并且这些不连续面对岩体变形、应力等力学行为造成重要影响。对已有的非连续变形分析程序进行了两点改进,分别在程序中加入了锚杆的塑性模拟和改进的SSOR-PCG方法,并且通过与试验数据的对比验证了改进程序的正确性。分析了某节理岩体巷道围岩的破坏过程,得到在原来支护方式的基础上在顶拱应力集中的位置增加3根锚索的支护方式对巷道的支护效果较好。最后通过对巷道关键点位移的监测优化了支护参数,得到锚杆长度为 3 m,施加预应力为120 kN为支护的最优方式。     

基于FLAC 3D的煤层夹矸对巷道稳定性影响分析

以某矿18采区05工作面胶顺巷道为工程背景,结合现场掘进施工情况,利用FLAC3D软件建立巷道三维数值模拟模型,在夹矸作用下对巷道的稳定性进行受力位移分析。分析结果表明,较薄和较软的夹矸相当于煤层中发育的节理,降低了煤体强度和其整体性,使巷道围岩变形增大,不利于巷道的稳定,需要加强支护。     

基于FLAC~(3D)的深埋膨胀性黄土隧道初期支护安全稳定性分析

为分析研究深埋膨胀性黄土隧道初期支护后的安全稳定性,依托埋深约为88m的小河沟黄土隧道工程深埋段,借助FLAC~(3D)软件,对设计变更前后的隧道开挖与支护进行了数值模拟,分析了围岩应力和变形、联合支护结构的变形及前方未开挖段的土体位移情况。结果表明,深埋膨胀性黄土隧道施工中,使用管棚外插超前小导管注浆进行超前支护,配合钢拱架和锚网喷联合支护结构,能够有效地提高围岩整体强度和自稳能力,承担围岩荷载,减小土体位移,提高施工安全性。     

基于FLAC3D的条带开采煤柱稳定性分析

为研究不同采出率开采条件下条带开采煤柱的稳定性及对地表的影响,采用了FLAC3D和Tecplot数值模拟软件,对不同采留宽条带煤柱的竖直应力分布和地表最大下沉值进行研究。结果表明:随着采出率的增加,煤柱单位面积所支撑的压力成线性增大;在煤柱的边缘形成应力的集中区,其应力等值线的形状呈马鞍形—平台形—拱形的变化,平台形可以看成煤柱从稳定向失稳过度的标志和临界点;根据模拟计算结果,建立了地表最大下沉值与条带开采回采率之间的关系式及最大竖直应力与采出率之间的关系式,为今后相关计算提供了科学依据。     

充填法开采矿体三维模型构建及井筒稳定性分析

采用3DMine-Rhion-Griddle-FLAC^3D耦合构建矿区三维模型,研究了矿体回采过程中井筒变形、应力、塑性区变化规律,并对开采过程中井筒变形进行实时监测以分析验证井筒稳定性。结果表明,基于3DMine-Rhino-Griddle-FLAC^3D分析方法,可以对采矿过程中井筒稳定性进行有效分析; 矿体回采结束后,仅在采场周围区域产生较大变形量,井筒变形量均小于10 mm; 采场周围均出现了明显的塑性破坏,但塑性区范围仅存在于采场附近,并未延伸到地表及井筒周围,井筒周围基本处于原岩应力状态。     

青海省五龙沟矿区坑道钻探硐室围岩稳定性分析

以青海省都兰县五龙沟整装勘查矿区黑石沟矿段48线HSNCM48-1钻孔为例,应用FLAC3D数值模拟软件模拟硐室开挖变形情况,根据模拟结果确定支护措施和监控点位置。对硐室开挖支护前后竖向位移、水平位移、总位移和塑性区的数值模拟结果进行对比分析;对监控点开挖支护前后用多点位移计测量位移的真实值和用FLAC3D数值模拟软件计算的模拟值分别进行对比分析。通过计算对比分析可以得到,运用数值模拟软件模拟的硐室围岩变形情况,对分析硐室的位移场、确定支护措施等具有十分重要的指导意义。     

基于FLAC3D进行堆载作用下边坡稳定分析

调查分析保腾高速公路五合立交区边坡工程地质条件,通过ANSYS、FLAC3D建立边坡复杂三维地质模型。运用FLAC3D模拟分析边坡在堆载作用下三维位移场、应力场分布规律,研究边坡岩土体力学响应特性及可能的内在变形破坏机理。由强度折减法计算其安全系数,结果与极限平衡法计算结果一致。综合分析评定立交区边坡整体处于稳定,后缘局部可能崩塌滑移,为工程开展提供依据。同时探讨了边坡不同位置的堆载作用对其稳定性的影响,得知此类坡体在坡脚及中部堆载对边坡稳定有利,中部尤为明显,坡顶堆载对其稳定极为不利。     

不同预注浆加固范围时盾构机始发稳定分析

盾构始发作为盾构法施工的关键技术,其稳定性分析至今基本空白,没有相应的计算分析方法,设计主要依靠经验。以广州地铁六号线天平架盾构始发井的设计和施工为背景,采用有限差分软件FLAC3D进行三维有限元模拟的手段,对盾构始发稳定性进行了研究,着重分析了纵向与周围厚度不同加固范围组合时始发段的应力场、塑性区破坏场和位移场,探讨合理的加固厚度和强度。研究成果有望对盾构始发的设计和施工提供科学的理论依据和指导。     

露天煤矿拉斗铲作业台阶安全稳定性分析

露天煤矿拉斗铲站立在爆破后经大型设备整平压实的岩石台阶上作业,为保证拉斗铲作业及其台阶的安全,需确定安全稳定的台阶参数。据地基极限承载力理论对拉斗铲作业岩石台阶承载力进行验算,并基于拉斗铲作业岩石台阶处于半连续半松散状态的特性,采用极限平衡法、FLAC3D有限差分法与UDEC离散元方法对其安全稳定性进行了对比分析,确定了拉斗铲作业岩石台阶的安全合理参数为台阶高度22 m、拉斗铲站立中心线距坡顶线最小距离14.65 m、台阶坡面角38°。经黑岱沟露天煤矿的成功应用,证实了所采用的理论方法可行、结果可靠实用。     

基于FLAC~(3D)的尾矿库地震稳定性分析

数值模拟已成为岩土工程稳定性分析计算的有效方法之一。应用FLAC3D建立了某铁矿尾矿库排砂现状的三维网格模型和流固耦合状态模型,选择Mohr-Coulomb模型描述尾砂的本构关系,并对该尾矿库在地震作用下的整体稳定性进行了分析。研究结果表明,该尾矿库总体稳定性良好,但在大烈度地震作用下局部有发生液化垮坝的危险;位移及速度最活跃的区域出现在尾矿库的坝底和坝顶边缘,应加强对这些区域的日常监测与管理;应用FLAC3D进行地震作用下尾矿库整体稳定分析是可行的,为分析尾矿库动力问题提供了范例。     

深部大规模开采岩体稳定性数值模拟研究

基于FLAC3D对马城铁矿深部大采场开采及回填过程中,围岩与充填体的稳定性进行数值模拟计算,并通过现场工程试验进行了验证。研究结果表明:(1)一步回采后,矿房出现顶板下沉和底鼓现象,间柱顶底板处应力集中明显,最大应力达到36.45 MPa,围岩局部呈塑性破坏;二步回采时,矿柱位置应力集中加剧,最大集中应力达到69.35 MPa,顶板最大位移15.01 cm,空区部分围岩呈失稳状态。(2)一步回采胶结充填后,胶结充填体对空区围岩起到了支撑作用,在一定程度上恢复了围岩三向受力状态,矿房顶底板应力集中程度减弱;二步回采尾砂充填后,充填体进一步抑制了空区塑性区的发展,围岩受力分布相对均匀,顶板位移与之前相比基本不变,顶底板变形得到了有效控制,保证了深部大采场开采的安全性和可靠性。