土钉支护结构的变形数值模拟研究

本文用国际上通用的有限差分法软件FLAC30来模拟土钉支护参数对支护体系的内力和变形的影响.     

基于改进遍布节理模型的岩石基坑开挖稳定性数值分析

为解决现有研究针对开挖于层状岩体中且边坡含高倾角外倾结构面的岩石深基坑开挖稳定性的研究相对欠缺的问题,本文依托徐州市地铁3号线南三环站基坑工程,通过对FLAC3D中既有遍布节理模型的改进,得到了可同时考虑层状岩体变形和强度各向异性的横观各向同性弹塑性遍布节理模型,基于该本构模型采用数值模拟分析的方法对不同岩层倾角条件下基坑及围护结构的变形情况进行了模拟分析。结果表明：地面沉降最大值和围护桩的最大水平位移均受岩层倾角影响,当岩层倾角为50°时上述量值最大。为定量分析岩层倾角影响下围护桩的变形规律,对模拟结果进行了数据拟合,获得了围护桩最大变形与岩层倾角的理论关系。强度折减计算结果表明,岩层倾角为50°时基坑开挖完成后的安全系数最低,并获得了不同岩层倾角下基坑开挖完成后边坡的安全系数分布及基坑边坡的潜在破坏面形式,给出了依托工程围护桩的桩间距优化建议。     

大采高工作面区段煤柱合理尺寸的数值模拟

为了解决长平煤矿大采高工作面区段煤柱留设的合理尺寸问题,以长平煤矿4 305工作面为例,采用有限差分程序对不同工况下煤柱应力场分布规律进行了仿真研究。得出了煤柱应力分布呈"马鞍型"和弹性核演化过程中煤柱尺寸的相应范围,与理论计算结果相比较,确定长平矿大采高工作面的煤柱尺寸为30~40 m,为矿井下一步煤层开采区段煤柱合理留设提供了依据。     

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.     

NPR锚杆/索围岩动力响应数值模拟分析

为了解决深部开采造成的冲击地压、大变形和常规锚杆/索破断失效等问题,本文以某煤矿釆区为研究试验段,基于高地应力软岩大变形破坏机理,采用FLAC3D-PFC3D耦合建模方法首次开展NPR锚杆/索动力学数值模拟研究,建立PR和NPR锚杆/索两种支护方案的数值模型,对比分析动荷载下硐室围岩以及锚杆的受力、位移情况.结果表明:25MPa冲击荷载下,25根PR支护锚杆/索中21根已失效,围岩大面积失稳,耦合墙出现严重变形,硐室呈现内凸弧形变形破坏.而相同条件下,NPR锚杆/索均未失效,硐室围岩稳定性保持良好.     

坚硬顶板预裂对底板突水的影响

针对焦作矿区突水原因复杂多变的现状,采用岩层运动和矿山压力理论,结合数值计算的方法,探讨了坚硬顶板运动对底板破坏的作用机理。研究结果表明:对坚硬顶板进行提前断顶处理,能够大大减少底板的破坏深度,从而减轻突水危险性。经过多个工作面的实际观测,证明了断顶后大幅度降低了老顶初次来压期间的出水量,起到了很好的防止突水的效果。研究成果可以在相似条件矿区推广应用。     

司家营高陡边坡最终边坡角优化

以司家营露天采场为工程背景,利用矿山开采已揭露的地质信息,在对矿山工程地质调查的基础上,利用有限差分程序FLAC软件来模拟分析不同边坡角条件下边坡的稳定性。分析结果表明,与开采设计相比该矿山的最终边坡角有提高的潜力。     

互层状岩体的粘弹性流变模型及数值分析

以绿片岩和大理岩互层的层状岩体为研究对象,分别建立单轴轴向压缩荷载垂直和平行于层理时的两种互层状岩体粘弹性流变模型,采用有限差分程序FLAC3D对互层状岩体进行了单轴压缩蠕变试验的数值分析,将轴向应变的数值解与理论解进行对比,验证这两种模型的正确性.在数值分析中考虑大理岩夹层的体积分数、深度、条数和间距等对数值计算结果的影响.研究结果表明,轴向应变的数值解与理论解比较接近,说明提出的两种互层状岩体粘弹性流变模型是正确的.当进行单轴压缩蠕变试验的数值分析时,轴向应变理论解与数值解的误差随着大理岩夹层的深度、条数和间距等的改变呈规律性的增加或者减小.     

基于FLAC~(3D)的大伙房水库引水隧洞围岩变形分析

圆形洞室开挖后,使原来处于挤压状态的围岩失去支撑而向洞内松动变形;如果这种变形超过了围岩本身所能承受的能力,则围岩就要发生破坏。本文应用FLAC3D数值模拟软件对15+800～15+900段隧洞围岩的变形进行了分析和评价。结果表明,地下洞室开挖穿过断层带时,围岩的塑性区域会增大;围岩在同一开挖方式下,破碎带及其周围围岩变形规律基本相同,但位移值差异较大。     

FLAC在地铁隧道数值模拟中的应用

针对具体的工程和现场监测以及实测资料,用FLAC对沈阳地铁青怀区间段进行数值模拟及分析,得出了隧道位移变形、各种应力云图以及相关的等值线等重要工程信息,其结论可为工程施工提供依据,使工程建设更加安全、经济、合理地完成．