FLAC~(3D)的露天矿边坡变形破坏数值模拟分析

针对露天矿边坡变形破坏严重影响露天矿安全生产的问题,采用数值模拟的方法,应用FLAC3D软件对宝日希勒露天矿南帮52剖面边坡的应力应变和位移变化进行了数值模拟分析,结果表明:南帮边坡失稳时,边坡变形失稳虽以剪切作用为主,拉伸破坏也相伴发生,坡顶起主要作用.坡体在自身重力与地应力影响下,内部发生以剪切为主的破坏,边坡整体的潜在破坏面形成,边坡坡脚处发生剪切破坏,最终形成"切层—顺层"式滑动.     

基于FLAC~(3D)数值模拟厚大矿体开采方案与采场稳定性研究

针对淮南某厚大铁矿-500 m中段采场回采,应用FLAC3D建模并进行开挖模拟.对不同开采方案中采场稳定性进行研究分析表明:采场开挖后,在采场四周角落处应力集中最大,易产生剪切破坏,在顶板中央发生位移变形最大,采场顶板容易垮塌;采场长宽为30 m×30 m时,采用两矿房或三矿房同时回采,采场保持稳定,最大应力集中系数为1.5,矿岩自身强度满足自稳要求;采场长宽为40 m×40 m,三矿房同时回采时,由于采空区暴露面积过大,集中系数达1.7,顶板受拉且充填体受压发生剪切破坏,矿岩不足以维持自稳状态.在大规模开采条件下,最终选定采场参数30 m×30 m三矿房同时回采为矿山开采方案.     

基于F-RFPA~(2D)的断层注浆加固数值模拟研究

注浆是浆液在岩石裂隙中扩散、充填、固结的过程,能有效改善破碎岩体的阻水性、增加被注介质的稳定性,由于注浆的相对工期较短、适用面广、易于控制等优点,该技术被广泛应用于矿山建设等各类地上、地下岩土工程中。在注浆封堵工程中,注浆压力将加速裂纹扩展以及导致岩体产生变形,受到破坏的岩体会影响浆液扩散距离以及最终的注浆封堵效果。以淮南张集矿1413工作面底板灰岩水防治工程中对过断层区段采取注浆堵水加固措施为背景,通过分析研究区内地质水文地质条件,结合现场注浆工艺和注浆参数,采用F-RFPA~(2D)对此次注浆工程封堵效果进行模拟研究,分析显示:浆液有效扩散半径达到设计要求,注浆效果良好。     

FLAC~(3D)的深基坑支护方式的模拟对比分析

为解决某深基坑不同支护方式的选择问题,为基坑工程设计与计算提供参考依据,运用岩土工程软件FLAC3D对某深基坑工程不同支护方式开挖过程中地表和围护结构变形安全性问题进行研究.研究结果表明:在内撑式排桩支护下FLAC3D数值模拟得到的地表和围护结构最大位移值分别是22 mm和20 mm,而在桩锚支护下地表和围护结构最大位移值是30 mm和25 mm.该深基坑工程采用内撑式排桩支护和桩锚支护都能够有效地抵抗基坑土体的位移,减小围护结构的水平位移,但内撑式排桩支护效果更好.     

基于FLAC~(3D)的强度折减法程序改进研究

传统的FLAC~(3D)自编强度折减法程序基于抗剪强度折减技术和二分法来计算边坡安全系数。但每次重复迭代过程(折减强度)程序都需对模型初始应力重新计算。迭代过程重复越多,无谓的耗时越多且初始应力值在第一次迭代后产生变化。针对不足,在介绍了常见边坡稳定性分析方法和关于强度折减法背景知识后,用内嵌于FLAC~(3D)的编程语言FISH语言对其改进。主要过程为:用FISH语言的函数将算得初始应力写入文件;通过函数和赋值功能将文件中初始应力依次赋值给模型分块;用上面语句代替FLAC~(3D)自编强度折减法程序中初始应力计算部分。改进FLAC~(3D)自编强度折减法程序省去每次迭代中重新计算初始应力且保证初始应力在整个迭代运算中一致。对比三种常见的用FLAC~(3D)求解安全系数方法,改进FLAC~(3D)自编强度折减法程序耗时最短,计算结果精确。对于模型和初始应力条件复杂的边坡用改进自编强度折减法程序求解边坡安全系数可节省大量时步和真实运算时间。     

某停车场深基坑支护方式的FLAC~(3D)模拟分析

目的为解决某停车场基坑不同支护方式的选择问题,对该基坑开挖状态的稳定性进行研究,为基坑工程设计与计算提供参考依据.方法运用岩土工程软件FLAC3D模拟某基坑在桩锚支护下以及疏排桩锚-土钉墙联合支护下的开挖状态,分析数值模拟所得的应力与位移等值线图.结果在桩锚支护下基坑土体最大水平位移约为15.5 mm,而在桩锚-土钉墙联合支护下,其最大水平位移增大到约21.4 mm.基坑的位移引起周围土体不同程度的沉降.结论该基坑土体位移的最大值出现在基坑边坡顶缘.桩锚支护与桩锚-土钉墙联合支护都能够有效地抵抗基坑土体位移,但桩锚支护的效果更好.     

窄煤柱护巷机理的数值模拟分析

窄煤柱护巷机理的数值模拟分析以沈阳煤业集团红阳矿的"孤岛"工作面为例,基于岩体的渐近损伤模型,应用RFPA程序计算分析了不同尺寸护巷煤柱的变形场和应力场,着重探讨了窄煤柱沿空掘巷的护巷机理.研究结果表明了护巷煤柱宽度对回采巷道的围岩变形有很大的影响,当煤柱宽度为3-5m时巷道最容易维护.     

某地铁车站深基坑支护方式的FLAC~(3D)模拟分析

以南宁市大学鲁班路地铁车站基坑开挖支护为背景,对深基坑地下连续墙内支撑支护结构进行数值模拟分析。运用数值模拟软件FLAC~(3D)构建数值模型,分析基坑在不同开挖阶段下的位移、剪应变增量及内支撑轴力等。在地下连续墙内支撑支护下基坑底部最大竖向位移约为9.5 cm,基坑底部隆起位移量中间大,两边小;基坑侧壁最大水平位移为2.0 cm,出现在基坑长边中轴处;随着开挖深度的增大,剪应变增量影响范围呈现先略微减小再增大的趋势;内支撑轴力大小与基坑开挖深度成正比,且在第1道内支撑上出现了拉力。     

隧道开挖中注浆效果的FLAC~(3D)研究

应用FLAC3D,通过改变受注围岩体的力学性质,研究注浆后隧道及围岩体开挖时的应力分布规律以及地表沉降情况.模拟结果与工程实际对比分析表明,注浆后加固体对于开挖隧道具有棚护作用,加固体两侧为应力集中区;按270°布置注浆孔,开挖引起沉降值最小,为22.3mm,实际工程监测值为27.1mm,应用FLAC3D进行注浆效果事前分析是可行的;计算值与实际值存在偏差与注浆施工的理想化有关,注浆时,应该逐渐增加注浆压力,并根据注浆终压和注浆量共同判断是否结束注浆,从而保证注浆质量.     

基于FLAC~(3D)液化场地桩-土动力相互作用研究

文章研究液化场地对桩基的影响,得到基础液化对桩基的影响规律;以液化场地桩基变形为研究对象,通过液化判定准则与超孔压比的变化了解液化的过程,利用FLAC3D有限差分软件,分别探讨了桩身弯矩和桩-土相互作用力在地震作用下的变化以及液化作用对桩、土位移的影响,并对群桩中的角桩、边桩和中心桩弯矩幅值进行对比。研究结果表明,桩侧向位移随液化程度的加深而变大,在土体达到液化状态时,桩身弯矩和桩身剪力也达到了最大,且角桩和边桩的弯矩幅值比中心桩大。     

枫香矿区回采巷道锚杆支护设计FLAC~(3D)模拟分析

目前,贵州省正在大力推进小型煤矿机械化开采进程,为保证其顺利实施,基于煤巷锚杆支护技术的优越性,对枫香矿区回采巷道锚杆支护技术进行了研究。为了确保在工程实践之前回采巷道锚杆支护设计的可靠性,采用FLAC~(3D)数值模拟软件对其进行了模拟分析,得出回采巷道围岩变形量最大为38.779 mm,所受最大应力为11.616 MPa,支护效果较好,表明设计确定的回采巷道锚杆支护形式及参数是合理的,可进行下一步工程实践。     

基于FLAC3D的沿空掘巷小煤柱护巷宽度数值模拟研究

采用FLAC3D三维数值分析方法来模拟研究沿空掘巷小煤柱护巷宽度,能很好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时发生的破坏或塑性流动的非线性力学行为。     

粘弹性广义Kelvin模型的FLAC~(3D)二次开发

针对不同力学特性的岩土体材料,基于现有的商业数值分析软件进行本构模型的二次开发,可以更为科学地模拟工程实际问题。根据FLAC3D提供的程序接口,以广义Kelvin模型为例,探讨了粘弹性模型开发的基本原理,同时给出了程序代码编写中的几个关键函数,并通过圆柱体的压缩试验对自定义本构模型进行验证。结果表明,试验曲线与广义Kelvin模型模拟曲线相吻合,验证了文中采用的开发思路是正确的,可为其他本构模型的开发提供参考。     

成庄矿3~#煤层防水煤柱留设FLAC3D数值模拟研究

针对成庄矿3#煤层防水煤柱留设研究,结合以往研究成果和3#煤层底板实际情况,利用FLAC3D数值模拟软件采用库仑—摩尔力学模型建立三维模型,对3#煤层顶底板距岩溶陷落柱不同距离的塑性分析和垂直应力进行模拟。由于煤柱尺寸的减小,其煤柱内的垂直应力随之增大。模拟结果为3#煤层的防水煤柱留设宽度为40 m。防水煤柱的留设应保证煤柱本身或顶、底板隔水层厚度足以抵抗临近含水层的静水压力,同时应兼顾压煤量的经济合理性.其研究结果为成庄矿安全开采提供了安全保障。     

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。     

新型扩挤支盘桩竖向承载特征FLAC~(3D)数值分析

针对新型扩挤支盘混凝土灌注桩的竖向承载力、沉降、桩侧摩阻力等竖向承载特性及桩身荷载传递规律的问题进行了数值模拟研究。研究表明:相对于等截面桩,扩挤多支盘混凝土灌注桩具有承载力高、沉降量小的特性,支盘桩的极限承载力相较等截面桩竖向承载力提高了100%,沉降量大幅减小,两者最大沉降差可达19.781mm。桩身轴力在支盘处变化突出,支盘分担竖向力效果显著;适当增加支盘的个数可以大幅减小桩底荷载,减缓桩侧摩阻力的增加速度。     

基于FLAC~(3D)的大直径钢管桩竖向承载特性分析

为研究不同桩径对大直径钢管桩竖向承载性能的影响,选取某海上风电钢管桩基础,采用FLAC3D软件对其进行分析,研究2.0~5.0 m直径钢管桩在加载过程中桩身内力的变化情况,揭示了2.5 m直径桩基的竖向承载性能发挥特点和桩-土相互作用情况;得出当直径小于4.0 m时,桩径的增大对钢管桩竖向承载力的影响较大,对桩侧土体正应力、桩外壁与内壁侧模阻力随桩径变化影响不明显;当桩径大于4.0 m时,承载力提高效果不甚明显,而桩-土相互作用出现一定差异,最后将承载力计算结果与规范所得结果进行对比,指出现有规范的局限性.     

基于有限差分FLAC~(3D)的边坡稳定分析及工程对策

以鹤岗3052项目cE段边坡工程为背景,结合现场测试数据,运用有限差分法FLAC~(3D)对边坡稳定性进行数值模拟分析,探究坡体发生变形破坏的原因及其影响因素,进而提出相应的工程对策。分析结果表明:边坡局部白浆土夹层遇水软化、抗剪强度大幅降低且形成边坡滑塌破坏潜在滑动面,是坡体发生变形破坏的主要原因;白浆土分布是边坡稳定性的主要控制因素。据此,后续工程建设应对白浆土的分布进行详实准确勘察,结合工程地质条件对白浆土分布集中区域坡体采用削坡减载法处理。     

FLAC~(3D)在露天矿边坡稳定性分析中的应用

本文介绍了FLAC3D的特点及其安全系数求解的强度折减法,并结合一个工程实例,介绍有限差分软件FLAC3D在边坡稳定分析中的应用。分析表明,采用FLAC3D对边坡稳定性进行分析,是一种非常简便和非常有效的分析方法。     

孤岛工作面窄煤柱尺寸模拟

基于查庄煤层地质条件,利用数值模拟法确定合理的煤柱宽度。采用数值模拟软件FLAC3D建立了坚硬顶板孤岛工作面数值模拟力学模型。模拟方案确定为四个,煤柱宽度分别为2m、3 m、4 m和5 m,研究了巷道围岩垂直位移和水平位移分布、塑性破坏状态、垂直应力和水平应力分布情况。研究表明,在孤岛工作面中,由于回采巷道受采动影响较大,巷道变形破坏极其严重,水平应力和垂直应力也相应增加,是造成巷道顶板下沉和底臌以及两帮变形破坏的主要原因。煤柱宽度为4 m时,无论从经济上还是技术上都最为有利,此时巷道变形破坏较轻微,围岩位移量较小,对巷道维护有利。