基于流固耦合理论的尾矿库数值模拟及模型试验研究

以云南省某尾矿库为例,运用流固耦合原理进行尾矿库三维有限元数值模拟,研究尾矿库在正常工况和洪水工况下浸润线高低和孔隙水压力大小变化情况,并运用模型相似理论建立室内尾矿库试验模型,分别在2种工况下进行浸润线和孔隙水压力实际测量。研究结果表明:正常工况下,数值模拟中考虑流固耦合作用比不考虑流固耦合作用时浸润线偏差5%,孔隙水压力大小偏差30%;模型试验实测浸润线和孔隙水压力结果与考虑流固耦合作用时偏差分别为0.12%、6%,不考虑流固耦合作用时偏差分别为0.35%、21.20%。洪水工况,数值模拟中考虑流固耦合作用比不考虑流固耦合作用时浸润线偏差10%,孔隙水压力偏差16%;模型试验实测浸润线和孔隙水压力结果与考虑流固耦合作用时偏差分别为4.6%、4.1%,不考虑流固耦合作用时偏差分别为7.3%、11.3%。在2种工况下,数值模拟考虑流固耦合作用时尾矿库内浸润线和孔隙水压力更加接近室内模型试验结果。因此,在数值模拟中考虑流固耦合作用的计算结果更加趋于实际工程情况和满足工程实际要求。     

掘进工作面预注浆堵水技术的数值模拟

针对朱村煤矿运输大巷在延伸过程中遇到前方底板有较大突水采用预注浆堵水技术的问题,采用FLAC3D数值模拟软件对巷道掘进过程中围岩力学性质、孔隙水压力及涌水量变化进行了分析研究.结果表明,掘进工作面预注浆堵水技术能够显著改善围岩抵抗变形的能力,降低孔隙水的渗流速度,提高围岩的抗渗能力,大幅度地减少巷道涌水量.     

基于足尺模型试验的泡沫轻质土加筋路堤变形研究

泡沫轻质土及土工格栅在治理山区软土路基病害中均有重要作用,得到了广泛的应用。单独应用泡沫轻质土存在很大的局限性,将泡沫轻质土与土工格栅的优势结合起来,对泡沫轻质土加筋路堤变形进行研究,对公路工程有着重要的意义。通过开展足尺模型试验,对泡沫轻质土路堤及泡沫轻质土加筋路堤变形进行研究,结果表明：使用泡沫轻质土加筋路堤比普通泡沫轻质土路堤可以减小沉降,也更有效地减小路基土压力,同时有助于基底土压力扩散,解决基底应力分布不均匀问题。因此,采用泡沫轻质土加筋路堤可以提高软土路基承载力,增强路基的稳定性。     

土工格室加筋路堤试验研究

通过室内小比例尺模型试验,模拟了土工格室在路堤中相同边坡坡比下,未加筋与加1层、2层筋,共计3种结构,在坡顶荷载作用下坡顶沉降和边坡的变形规律.研究了土工格室加筋参数对路堤边坡结构性能的影响.试验结果表明,加筋能大幅提高路堤的稳定性和承载能力,并得出了土工格室埋在土中的力学特征,对工程实践具有一定的指导意义.     

高液限粘土路堤变形的数值模拟分析

根据高速公路高液限土路堤的变形特性,建立了路堤变形的数学力学模型,该模型综合考虑了地基的弹塑性以及路面和地基的协同变形。编制了适用于高液限土路堤的有限元计算程序,并用该程序计算了某路堤的变形。计算的路堤水平位移和垂直沉降与实测值一致,说明高液限土路堤变形的有限元计算结果可用于动态的指导施工。     

煤层注水压力及渗透率分布规律数值模拟

为探究流固耦合作用下的煤层注水压力及渗透率分布规律,首先建立以广义达西定律为基础的数学模型。然后结合新安煤矿3402工作面实际情况建立几何模型,最后借助多物理场耦合模拟软件COMSOL,对煤层注水流固耦合数学模型进行计算求解。得出了各注水压力下,孔隙压力与渗流速度分布规律均为注水钻孔处最大,并以注水钻孔为中心呈椭圆状向四周递减,还得到了注水压力和注水时间与煤体渗透率的关系。     

低渗透性煤层注水数值模拟与工程应用

基于Comsol Multiphysics 5.4模拟软件对不同煤体特征参数与注水工艺参数对低渗透性煤体的力学特性和湿润效果的影响规律进行模拟分析,并将模拟结果应用于工程实际。模拟结果显示,注水压力越大,距钻孔距离越小,孔隙压力就越大,三者之间存在一定数学关系,注水压力对湿润半径呈指数式增长趋势;注水孔长度对湿润效果基本无影响;而孔隙度越大,煤体孔隙压力越小,煤体钻孔水质量流量和湿润半径越大,一定范围内煤体更加湿润。应用结果表明,采用数值模拟对湿润半径进行预测可以对工程现场低渗透性煤层的注水工艺参数设计提供引导。现场应用发现煤体的湿润性及工作面的降尘效果显著,对粉尘的产生及控制均起到积极影响,有效改善了井下工作环境。     

软土地基桩筏基础优化选型的数值模拟

针对宿迁市故黄河泛滥区场地的软弱地基,基于FLAC3D建立了三维多层状地基模型,模拟计算了群桩、筏板和桩筏等不同基础型式的地基沉降变形,通过对比分析,优化了基础选型,也提出了一种基于FLAC3D的地基沉降变形计算的方法和程序.     

深部含水层疏排水变化规律的数值模拟

利用FLAC-3D商业软件对饱和土体的渗流进行了数值模拟的尝试。模拟与计算结果表明:从数值模拟的角度证明了曼德尔效应的存在;通过模拟结果与计算结果对比,进一步证明了曼德尔效应的存在,也可明显看出,模拟结果具有一定的可靠度,其结果对指导工程实践有某些借鉴意义。     

沥青加筋路面抵抗车辙变形数值模拟研究

利用有限元软件ANSYS建立沥青典型路面结构模型并模拟植入加筋体,对不同荷载作用下不同深度处计算求解。对比加筋前后路面内主要应力及变形差别,对主要影响参数利用结果文件中提取的数据及图表寻找规律,以数值模拟结果作为理论实践纽带来指导设计和现场施工。得出模拟加筋后可大大减小沥青路面车辙变形,既增强路面又节省沥青材料,使国民经济受益。     

填方高度及填土土质对高填方路基沉降影响分析

以湖南省境内的常张与衡枣高速公路沉降观测资料为依据,分析研究了不同填方高度、不同填土土质对高路堤沉降的影响,其中主要通过对不同填方高度下几个典型观测点的沉降资料和对7种不同填土的路基沉降资料的整理,探讨了不同影响因素下的高填方路基沉降变形特性.     

考虑施工过程的加筋路堤受力分析

采用有限元方法分析了加筋路堤的施工过程对加筋路堤内力及变形的影响, 通过算例证实, 考虑施工过程后, 填土的等效应力减少, 而筋带应力增加, 这一现象将随着路堤的增高表现得更加明显。     

华亭煤矿2501采区工作面矿压显现规律的数值模拟研究

通过对华亭煤矿2501采区工作面矿压显现的分析,建立工作面回采计算模型,利用数值模拟方法研究工作面推进与工作面压力分布情况,并给出矿压显现的几何量值,为工作面安全生产和巷道合理支护提供科学的理论指导。     

长壁开采三顺槽矿压特征数值模拟研究

采用数值模拟方法,研究长壁开采条件下三顺槽在不同开采阶段围岩的应力场分布和帮部支承压力分布特征.研究结果表明:三顺槽掘成后,所有顺槽帮部越靠近中间顺槽,破坏区域越大,应力集中系数也越高;上区段工作面回采后,所有顺槽帮部越靠近上区段工作面,破坏区域越大,应力集中程度越高;下区段工作面回采后,越靠近中间顺槽,破坏区域越小,相应的应力集中程度也越小.     

薄基岩浅埋煤层覆岩活动规律的数值模拟研究

为研究薄基岩浅埋煤层开采过程中工作面上覆岩层的变形破坏规律,利用RFPA软件对神东矿区某工作面煤层顶板破坏进行数值分析,显现了上覆岩层在工作面推进过程中的破坏过程,得出了薄基岩浅埋煤层上覆岩层在开采过程中的活动特点。     

泥-砂岩混合地层隧道施工围岩稳定性数值模拟分析

为了研究富含孔隙水的泥-砂岩复杂地层隧道围岩稳定性,以青岛8号线泥-砂岩混合地层富水暗挖隧道为例,模拟了3种不同孔隙水情况下的围岩变形及应力演化规律,获得了隧道竖直位移(顶板下沉量)、水平位移(边墙移近量)、竖直应力、水平应力以及剪切应力的最大值。并将3种不同孔隙水情况下的数值模拟结果应用到青岛8号线隧道施工中,通过现场监测发现隧道顶板及边墙围岩变形均控制在安全范围内,该数值模拟结果在青岛8号线施工中具有较好的参考作用。     

深部开采构造型突水危险性数值模拟分析

本文以三山岛金矿为工程背景,利用FLAC3D数值软件建立矿井深部开采流-固耦合数值模型,采用房柱式交替向上充填采矿法,在模拟采动条件下,尤其是采场通过F3断层时,矿体、充填体内渗流场以及塑性区的演化过程,对矿井不同开采时段、不同开采区域的突水危险性进行分析.试验结果表明:①距离断层较远时(-825 m-1盘区),随着回...     

路堤填筑中的填石料工程性能研究

针对公路路堤填筑中的填石料问题，从现行的技术规范、施工经验和研究成果等角度对其工程性能进行了分析和总结，并提出了应注意的问题。     

复杂结构煤层综采工作面矿压显现规律模拟研究

为解决澄合矿区复杂结构煤层开采过程中存在的液压支架选型合理性等问题,以该矿区5208综采工作面研究背景,通过现场矿压观测、数值模拟等手段分析研究了矿压显现规律及覆岩的冒落裂隙带发育高度演化特征。其结果为澄合矿区复杂结构煤层综采支架合理性选择以及相似工作面的高效安全生产提供科学依据。