基于ANSYS的深基坑变形数值模拟研究——以宜昌城区深基坑工程为背景

根据宜昌城区的工程地质条件、地基土特性以及现有的深基坑工程特点,通过大型通用有限元软件ANSYS分别建立了喷锚支护开挖的深基坑模型、桩锚支护开挖的深基坑模型和放坡无支护开挖的深基坑模型,借助ANSYS的"单元生死"功能,模拟了深基坑在上述3种开挖形式下的分步开挖过程,并对模拟结果进行分析,得出了深基坑在分步开挖过程中的...     

地上下集成模型立体显示系统

为了在网络环境下使地上下无缝集成模型具有更加逼真的显示效果,分别采用主动式和被动式两种方法实现三维模型的立体显示.地上下集成模型以CD-TIN为纽带,将地上建筑物、地表与地下空间实体进行无缝集成.根据立体图像对的生成原理实现三维模型的立体显示,并使用ActiveX控件实现三维模型的网络化表达,从而构建了一个网络环境下的地上下无缝集成模型立体显示系统.观察者通过佩戴立体眼镜即可观察三维立体模型.实验结果表明,采用立体显示方法能增强模型的显示效果,使观察者产生较强的沉浸感,有利于对三维地学模型的观察和分析.     

深基坑回弹的空间性状研究

提出了深基坑回弹空间效应分析的三维有限元模型．该模型模拟了深基坑分步开挖过程和支撑方式的变化，土体采用修正剑桥模型．同时定量地分析了基坑形状、基坑开挖面积以及开挖深度等因素对基坑开挖回弹量的影响．所提出的回弹计算方法可以为工程师有效地预估深基坑工程中不同基坑形状、不同开挖面积和深度的回弹提供依据．     

开挖过程对桩基影响的工程实例对比分析

采用3维快速拉格朗日法(FLAC3D)建立了考虑基坑分步开挖对桩基础影响的动态计算模型.该模型考虑了桩土之间的相对滑移作用,土体采用摩尔-库伦计算模型.计算分析了桩身轴力、桩身最大拉力值及其位置随开挖步的变化,通过与实测值对比验证了模型的准确性,进而对比分析了开挖前后桩基础承载性能的变化,并探讨了开挖后桩基承载力的损失机理.结果表明:基坑开挖使桩身轴力发生明显的变化,开挖后使桩基处于受拉状态,桩身最大拉力值随开挖深度的增加而增大,且其位置随开挖深度的增加而下移;开挖使得桩基的承载性状发生了显著的变化,由于土体卸荷回弹,桩身上部土体对桩周的约束作用明显减小,使得桩顶的荷载向下传递量明显增加;开挖降低了桩基承载力,其损失主要来自桩侧摩阻力.     

修正的广义开尔文粘弹塑性岩石本构模型变形参数特性研究

广义开尔文流变模型被广泛应用于描述岩质边坡开挖过程中岩体的粘弹性变形分析.由于岩质边坡在开挖过程中岩体的变形是粘弹性和塑性变形综合作用的结果,因此广义开尔文流变模型不能较好地表达岩质边坡在开挖过程中的变形.文章针对岩质边坡在开挖过程中边坡岩体表现出来明显的粘弹塑性变形特征,采用FLAC3D数值软件对符合修正的广义开尔文粘弹塑性本构模型的岩石试件进行单轴压缩数值试验,获得该粘弹塑性本构模型变形参数的基本特性,为岩质边坡开挖岩体粘弹塑性本构模型的选择提供参考.     

一种单相机平移立体摄影的方法

提出了一种单相机平行移动立体摄影时确定立体窗口的位置的方法。并通过建立相应的立体摄影模型,推导出该模型下的视差公式,给出了立体显示的形状变化系数,使单相机立体摄影有了准确可靠的理论依据,避免了仅依靠经验引起的盲目性.     

三线阵卫星影像无控测图立体模型选择方法

三线阵卫星测绘系统能够同时获取前视、下视和后视三个视角影像,可两两组合成立体像对,为组建立体模型提供了多种选择。为了选择更合适的立体模型,本论述对单模型之间、单模型与区域网整体平差同名特征点及模型连接点的偏差进行了试验分析。试验表明:前后视立体像对测图精度相对其他类别像对来讲,整体偏差及模型间接边偏差都较小,观测盲区也较小,在不考虑视差对测图人员影响的情况下,可优先选择前后视立体模型测图。     

快鸟影像广义成像模型适用性分析

基于高分辨率快鸟(QuickBird)卫星立体影像,探讨了各种广义成像模型及改进模型的适用性,并在平行线中心投影模型基础上,提出了参数时间描述的平行线中心投影模型,认为该模型最适合描述快鸟影像的成像几何.同时进一步将其应用于上海地区快鸟立体像对,进行立体定位实验和精度分析.实验结果表明:参数时间描述的平行线中心投影模型的立体定位精度与经过补偿的有理函数模型的立体定位精度相近,平面定位精度可达亚像素级水平.     

土体全弹塑性模型及其工程应用

为了模拟基坑开挖卸荷土体变形的全程弹塑性特征,将岩土弹塑性理论引入到Duncan-Chang模型中,建立了一个全弹塑性土体模型,模型的参数可通过三轴试验确定.在分析了基于该模型的基坑开挖数值计算方法的基础上,编制了相应的有限元计算程序,该程序能考虑基坑开挖过程和桩土之间的相互作用.通过对某基坑工程开挖模拟,并与Duncan-Chang模型比较,结合以往分析经验初步验证了模型的合理性.建立的土体模型更适于松砂和粘性土等应变硬化土体的卸荷过程模拟,提高基坑工程等挖方工程的模拟精度.     

相邻双基坑开挖相互影响二维性状分析

以某实际相邻双基坑工程为原型,利用PLAXIS建立相邻基坑开挖的二维模型,采用HS土体本构模型,分析相邻基坑同步开挖对土体位移、支护结构变形与内力的影响;考虑不同开挖工序和不同基坑间距,分析相邻基坑开挖的影响范围和基坑支护结构在不同开挖工序下的变形特征.对相邻基坑同步开挖下的支护结构位移进行了实测.结果表明,邻近基坑开挖卸荷对基坑间土体沉降、坑底隆起、坑外地表沉降、支护结构内力与变形等产生明显影响.相邻基坑间距、开挖顺序和支护方式是其主要影响因素.     

基于GIS的矿区三维重建

文章探讨了以三维GIS为基础的某多金属矿区的三维重建过程及其实现。三维重建的过程可以概括为二维图形编辑、三维图形编辑和建立属性数据库。三维重建后,可以在三维模型的基础上对矿区进行相应的空间分析,如空间查询、断面分析等。同时提出了实际应用中存在的一些问题,并对该技术的发展前景作出了展望。     

大规模采场三维探测及回采指标可视化计算

针对我国金属矿山大规模采场回采指标难以准确获取的现状,综合运用空区激光探测系统(CMS)和大型矿床三维软件Surpac等数字化工具,结合凡口铅锌矿N3-4采场实际,研究一种新颖的大规模采场回采指标可视化计算方法.采用CMS探测三维采场空区,以宅区实测数据为基础运用Surpac构建采空区三维可视化模型,获取采场空区的三维形态和实际边界;运用采场设计资料,建立采场回采设计模型及矿岩边界模型,通过模犁间的布尔运算,计算出采场存留矿量、回采总体积、采下废石量、采下充填体最、采下纯矿石量、回采总量及回采贫化率等,从而有效地实现了大规模采场回采指标的可视化计算.研究结果表明:采用该方法计算获得的采场回采指标可靠,可用于矿山实际生产管理和同采质量评估.     

基于三维实测的复杂边界矿柱回采崩矿方式数值优化

针对某大型地下金属矿山存有大量复杂边界矿柱的工程实际,为了优化设计复杂边界矿柱回采崩矿方式,结合CMS精密探测技术,运用矿山三维建模软件SURPAC对复杂边界矿柱进行了三维可视化建模.在此基础上,构建了复杂边界矿柱的块体模型,并导出其数据文件,采用接口程序将其导入数值分析软件FLAC3D中,实现了复杂边界矿柱数值模型的快速准确构建.模拟分析了后退式侧向崩矿和水平上向分层崩矿2种可行的回采崩矿方式,结合模拟过程中矿柱及充填体的力学响应特征,实现了复杂边界矿柱回采崩矿方式的数值优化.     

采场回采质量影响因素灰色关联分析

 影响采场回采质量的因素多且复杂,这些因素往往具有模糊性、不确定性,具有典型的灰色特征。本研究以三维激光探测系统（CMS）为手段,运用矿用软件Surpac构建采空区三维实体模型;跟据矿山的技术资料,计算获得准确的采场回采贫化率、损失率等技术参数;结合矿山信息系统提供的回采经济指标,依据灰色理论的关联分析法,构建某矿山采场回采质量影响因素的灰色模型。以回采贫化率为参考数列,对采场回采质量的影响因素进行灰色关联分析,计算得到各个影响因素的关联度值,定量分析了影响采场回采质量的各因素间的相互作用、主次关系。辨别影响采场回采质量的主要因素,有利于提高采场回采质量管理的针对性。     

采煤工作面煤层三维地质建模

为了直观展现采煤工作面煤层地质分布和煤岩体空间赋存状况,增强地质数据的表现力和利用率,提出一种Web端煤层三维建模方案。该方案以某煤矿16402采煤工作面部分采样数据为基础,结合规则格网法和自适应差分进化Kriging空间插值算法构建煤层表面的数字高程模型;之后借助Three.js技术和Catmull-Rom样条曲线实现浏览器端采煤工作面煤层三维可视化模型,并实现煤质指标的动态展示。研究表明,所建模型真实地反映了工作面煤层的形态、产状和矿石品位,为生产方案对比决策提供了可靠依据。     

软岩地层深部铁矿非充分开采下沉分析模型

根据大量采矿工程实际资料统计分析,给出了深部铁矿非充分开采地表下沉预测分析的随机介质理论方法.并利用该方法对中国小官庄地下矿山深部非充分开采引起的地表下沉进行了具体的分析,所获理论结果符合工程实际,表明所给出的理论方法可有效地用于预测分析软岩地层深部非充分开采地表下沉问题.     

某金属矿床充填法开采稳定性数值模拟研究

针对某金属矿床开采环境较为复杂,采用上向水平分层充填法开采,利用已经掌握的关于空区几何形态、矿岩特性等已知条件,建立矿体三维数值模型,通过数值模拟分析使用充填法开采矿体的稳定性.生产结果表明,应用数值模拟结果指导采矿方法和开采工艺设计是合理的,模拟结果为类似条件下矿山的开采提供了参考.     

基于元胞自动机模型的开采沉陷模拟

 开采沉陷模拟对矿区的环境治理和生态恢复具有重要意义.本文将开采沉陷理论与地理元胞自动机相结合,基于GIS平台,以VS2010为开发工具,利用面向对象的方法,构建了开采沉陷元胞空间,探讨了开采沉陷元胞自动机模型的框架结构及实现方法,构建了开采沉陷模拟对象关系图,建立了开采沉陷元胞自动机演化模型.以山西某煤矿为例,开发了开采沉陷元胞自动机原型系统,根据研究区的煤层条件和开发方法,进行了模拟实验,分析未来开采沉陷的演变过程,为土地复垦和生态修复提供依据.结果表明,采用面向对象的方法能够较好地进行开采沉陷系统分析和开发,基于GIS和CA进行开采沉陷模拟,开发方便,系统兼容性好,能够展示更多的时空信息,便于数据管理.在空间划分上,CA模型能够与传统的预计方法有机融合,较为准确地预测未来的地表塌陷损毁情况,为塌陷区治理提供依据.由于开采沉陷涉及的学科较多,未来还需进一步完善演化模型,探讨三维空间下的系统演化过程,提高模拟的真实感和实用性.     

半连续半离散模型在矿山设计中的应用

矿山设计中通常会建立块体模型或三维体模型,并通过模型来进行不规则体的体积计算．实际应用中发现两种模型有各自的不足,块体模型存在计算误差即离散精度问题,三维体模型存在计算耗时多及不稳定问题．本文提出了一个半连续半离散模型,给出了该模型算法及具体应用实例．实践证明,半连续半离散模型具有计算速度快、误差小和计算稳定等优点,是矿山设计中一种非常有效的计算模型．     

深井采场大规模垮塌三维探测及可视化计算

运用空区激光探测系统(CMS)和大型矿床三维软件Surpac等数字化工具,结合冬瓜山铜矿深井采场垮塌区实际,研究一种新颖的大规模采场垮塌区综合信息可视化计算方法。采用CMS对采场垮塌区进行三维探测,获取垮塌区相关信息,并以垮塌区实测数据为基础,运用Surpac构建起垮塌区三维可视化模型,准确获取采场垮塌区三维形态和实际边界;运用采场设计资料建立采场底部结构、回采设计单元及矿堆三维模型,通过模型间的布尔运算,准确计算垮塌区体积、顶板暴露面积及存留矿量等综合信息。研究结果表明:采用该方法可有效地实现大规模采场垮塌区综合信息的可视化计算;计算获得的采场垮塌区信息可靠,为矿山准确掌握垮塌区现状,制定治理及回收垮塌区周围矿体方案提供重要的依据。