地下开采引起地表沉陷的数值模拟

近年来,因地下开采活动造成岩层和地表沉陷的问题越来越严重,这个问题也引起地下工程师的高度关注,因此,为了实现矿山的安全开采,在开采前一定要对影响地下岩层和地表沉陷的因素进行分析和研究。下面本文将以某矿山开采为研究对象,采用数值模拟的方式,并利用FIAC软件,对该矿山开采中引起岩层以及地表沉陷数值建立研究模型,然后对其结果进行分析,最后总结地下开采引起的岩层和地表沉陷的规律,提出科学避免地表沉陷的开采方法。     

煤矿软岩巷道顶底板剪切变形破坏机理

通过石嘴山一矿38区＋600m轨道巷表面收敛监测及变形破坏的研究，总结出了变形破坏特征。以矿山压力假说为前提，对巷道围岩典型破坏特征作出理论推断，建立巷道顶底板的力学模型，并应用关键层理论、块体理论、弹性力学对巷道变形破坏进行理论分析与求解，得出了巷道顶底板发生剪切破坏判定条件，并用FIAC加数值模拟验证其正确性，为深部巷道支护提供了新的理论依据。     

基于矢量和法安全系数的边坡稳定性分析

针对极限平衡法和有限元强度折减法在计算边坡安全系数中存在的问题,结合某工程实际采用矢量和法安全系数对边坡稳定性进行分析,并将其计算结果与传统分析法计算结果进行比较。结果表明,采用边坡矢量和法得到的计算结果与极限平衡法和有限元强度折减法之间的计算结果最大相对误差为9.7%,误差范围为4.2%～9.7%,而与有限元强度折减法计算结果的相对误差仅为5.9%。由此表明采用矢量和法安全系数用于求解边坡的稳定性是可行的。     

计算模态响应灵敏度的两种方法比较

 从结构强迫振动的有限元方程出发,用Newmark 直接积分法和状态空间法两种不同的方法计算出结构的模态响应。进一步用两种方法推导了模态响应对结构物理参数(如单元杨氏模量)的灵敏度。计算了模态位移、速度和加速度响应对单元杨氏模量的灵敏度,并且对这两种方法的计算效率和精度进行了比较。计算结果表明两者精度相当,但状态空间法所需要的计算计时要少,比Newmark法具有较高的计算效率。因此,状态空间法更适合用于正问题分析中结构动态响应的计算。     

结构拟动力实验数值积分方法的比较研究

在对结构拟动力实验显式数值积分方法的理论推导的基础上,通过数值计算分别对中央差分法、显式Newmark法、双卢参数法的稳定性和计算精度进行了比较研究。计算结果表明：中央差分法和显式Newmark法稳定条件为／2〈2,双口参数法是无条件稳定的;当力〈0．8,3种方法都具有良好的计算精度。     

热辐射传递求解的蒙特卡罗法新型统计模式

基于热辐射传输的光路可逆性原理,对求解热辐射传递的蒙特卡罗法的统计模式进行了改进。改进后的蒙特卡罗法利用可逆关系对样本同时进行正向和反向统计计算,提高了计算效率。比较了新型统计模式下的蒙特卡罗方法和传统蒙特卡罗法方法的性能,结果表明新型统计模式下的蒙特卡罗法相对传统蒙特卡罗法计算性能得到了提升。     

基于NURBS边界元法的波浪荷载计算研究

应用基于NURBS的边界元法对船舶在波浪中的运动和荷载计算进行了研究.基于NURBS边界元法原理编制了相应的边界元法计算程序.对构建线性方程组的配点法和Galerkin法进行了比较,验证了两种方法的计算精度,结果表明Galerkin法计算结果的精度要好于配点法.使用基于NURBS的边界元法和频域三维移动脉动源格林函数,对一艘集装箱船在波浪中的运动和受到的波浪弯矩进行了计算,计算结果同已有的实验结果和数值计算结果符合良好.     

计算芳烃摩尔体积的新方法——基团键贡献法

根据分子中基团的特性和连接性,发展了一种计算芳烃摩尔体积的新方法——基团键贡献法,该方法将基团贡献法和化学键贡献法有机地结合在一起,既考虑分子中基团的特性,又考虑基团间的连接性(化学键),同时具有基团贡献法和化学键贡献法的特点。应用基团键贡献法对211种芳烃摩尔体积的计算结果表明,计算值十分接近实验值,平均误差0.354％,计算精度显著优于文献方法。     

燃料电池热管理仿真模型

根据燃料电池的热特性,对燃料电池汽车散热模块进行仿真计算,同时辅以试验验证,并用试验结果修正仿真模型.在燃料电池汽车散热模块仿真计算过程中采用了2种计算模型即对数平均数法和传热单元数法.用2种计算模型进行计算、分析,得到对数平均数法和传热单元数法都适合于燃料电池运行工况的散热计算.2种方法相比,对数平均数法在冷却液小流量时误差较大,而传热单元数法的适用工况范围广、计算的准确程度高,优于对数平均数法.     

刚塑性有限元求解板带轧制过程的初速度场

用可压缩刚塑性有限元法,通过自行开发的计算程序对板带轧制过程进行了二维非线性求解.在保证计算精度的情况下,以缩短计算时间为目标,研究了初等方法、G函数法和改进细化网格法设定初速度场对计算时间和计算结果的影响.结果表明:轧制力计算结果和实测值吻合良好,满足精度要求;初等方法、G函数法和改进细化网格法的计算结果相对误差不超过3%,初速度场设定对轧制力求解影响较小;G函数法和改进细化网格法相对初等方法迭代步数较少,由于需要求解方程组,G函数法设定初速度场计算时间最长;改进细化网格法在保证计算精度情况下,减少了迭代步数,缩短了计算时间,提高了计算效率和求解稳定性.     

大面积堆载作用下软土地基稳定性数值分析

通过FLAC对大面积堆载作用下的软土地基进行数值模拟,得到了控制场地安全环境的关键位置处某一点的位移,以位移发生急剧变化时刻对应的堆载高度作为评判软土地基稳定性的指标.根据工程实践,这一思路是可行的.     

水泥混凝土路面板角脱空的有限差分分析

分别对水泥混凝土路面板角脱空的悬臂板模型以及考虑基层缓冲作用的脱空面板进行了有限差分分析。比较了二者的假定条件和计算结果之间的差异,并与传统的结构计算结果作了横向比较。计算结果表明,假定脱空路面板为悬臂板时,由于传统的结构计算方法未考虑荷载的偏心作用,计算结果比有限差分法计算所得的悬臂板模型计算结果要小得多。在考虑基层材料的有限差分计算中,由于基层材料的缓冲作用,板中的拉应力和位移明显减小,但路基土中有一定的拉应力存在,必须设法提高路基土的强度。     

软岩巷道围岩指数蠕变模型流变分析

焦作矿区古汉山煤矿的采矿条件为软弱围岩的深部巷道,变形大且持久,给巷道支护及维护带来很大困难,严重影响生产。该文根据古汉山煤矿现场地质资料和岩石的相关实验参数,利用FLAC软件中的蠕变分析模块,采用指数蠕变模型,模拟预测焦作矿区古汉山煤矿的巷道围岩随时间的变形情况。数值模拟的结果与实测比较吻合。     

岩口滑坡的发育特征及运动过程研究

首先运用传统的地质分析法对滑坡发育特征进行研究，分析岩口滑坡形成机制；然后运用拉格郎日差分法和离散单元法相结合，对滑坡发生的运动过程进行全程再现模拟。认为滑坡形成的主要因素是采石场的人工开挖，暴雨是滑坡发生的触发因素。     

深基坑开挖与土钉支护三维数值分析

为探讨土钉支护基坑的变形特性与荷载传递机理,结合土钉支护的施工特点,采用FLAC 3D建立了考虑分步开挖与土钉支护的基坑计算模型,分析了基坑侧向变形、土体剪应变增量及土钉轴力传递特性.结果表明：逐级放坡开挖基坑的最大侧向变形深度位于下部斜坡,阳角是平面内变形的不利位置,放坡平台对于控制基坑变形具有积极作用;拉伸破坏与剪切破坏是坡面破坏的主要形式,采用剪应变增量可以直观判断基坑边坡滑动面的变化规律,土钉加固作用使滑动面有向土钉末端移动的变化趋势;土钉轴力沿长度分布与土钉深度位置相关,一般呈现中间大两端小的特点,土钉轴力最大值位置与潜在滑动面位置基本一致.     

粗榆金矿地下开采覆岩运移规律数值模拟

针对粗榆金矿急倾斜极薄矿体下行充填开采过程中岩移规律开展数值模拟研究.通过现场节理调查确定节理产状与间距，利用Hoek-Brown强度准则确定数值计算参数，借助神经网络获得数值计算边界条件，结合三种不同数值计算方法开展计算分析.研究表明，矿体上盘岩层沉降明显，矿体覆岩沉降变形区域呈筒形陷落；FLAC3D和3DEC计算结果显示，粗榆金矿地表不存在沉降区域；随机介质计算结果显示，二号竖井、新建的选矿厂以及职工宿舍浴池均在岩移带之外；相对于FLAC3D，3DEC计算方法，随机介质方法更适合对急倾斜极薄矿体开采导致的岩层运移进行模拟研究.     

基于HYPERMESH复杂地质体的FLAC3D实体建模

FLAC3D采用显式有限差分法求解微分方程,在土木工程领域数值分析中具有明显的优越性,但FLAC3D在复杂三维地质模型建立方面存在不足．结合AUTOCAD和HYPERMESH软件构建复杂地质模型,充分利用HYPERMESH在划分网格、提高网格质量和连续性检查等优点进行前处理．采用FORTRAN语言编写的HYPERMESH—TO—FLAC3D接口程序把建立的复杂模型导入至FLAC3D进行分析计算,从而实现用FI。AC3D解决问题时快速精准的建模目的．通过乌东德水电站地下洞室群三维建模实例检验了该方法的可行性和有效性,结果表明：基于HY—PERMESH软件建立复杂三维地质模型,并将其导入FLAC3D,结果令人满意,提高了建模效率,说明该方法在FLAC3D复杂模型建立方面具有一定的参考实用价值．     

大气降水化学组成的统计方法探析

大气降水的化学组成特征是大气环境质量一种表征,分析各种阴阳离子的浓度为酸雨污染控制和提高空气质量提供理论依据。大气降水酸度决定于SO4^2-、NO^-3、C1^-、HCO3^-、NH4^＋、Ca^2＋、Na^＋、K^＋、Mg^2＋、H^＋等阴阳离子相对浓度,利用离子平衡分析、相关性、主成份因子以及聚类分析等数理统计的方法对这些离子浓度进行分析,从而可以确定地域大气降水的影响因素,为大气污染治理提供一些相关的理论依据。     

某道路边坡稳定性的FLAC2D模拟分析

本文应用FLAC2D对湖南某道路边坡进行了模型建立,模拟计算以及稳定性分析,分析结果表明该边坡处于不稳定状态,需立即进行加固防护.在此基础上,进而提出了相关加固治理的建议.     

贵州坝陵河大桥西锚碇区围岩稳定性分析

运用岩体质量评价、现场模型试验、极限平衡法和FLAC3D数值仿真试验多种方法结合,对贵州坝陵河大桥西锚碇区围岩稳定性进行了研究.岩体质量评价表明,锚碇区岩体较破碎、质量差;现场模型试验发现,过大的位移将导致结构不能正常使用,锚体后锚面圆拱顶点、矩形底边中点及其6 m范围内的围岩变形较大.运用极限平衡法对边坡8种可能的破坏位置进行验算表明,边坡基本稳定,最危险滑动面发生在基坑上部的强风化、弱风化带岩体中.FLAC3D数值试验表明,围岩可能发生拉剪破坏,破损区集中在锚塞体后部右上角等5个部位,锚碇上部岩体水平位移大,位移等高线近半椭圆形扩散.设计和施工过程中,应对塑性区及显著变形区内的岩体重点加固.