基于FLAC3D煤层底板采动破坏规律的数值模拟

以大同盆地塔山煤矿为例,运用FLAC^3D有限差分软件,通过构建数值模型,分析了煤层随着工作面开采不断拓宽后底板受采动影响产生的应力变化和底板破坏分布规律。结果表明：随着工作面逐渐拓宽,底板破坏程度与范围逐渐增大;当工作面推进到一定距离时,破坏深度逐渐趋于稳定。     

基于FLAC3D对围岩试件开挖卸荷效应的数值模拟研究

为了探明隧道围岩在开挖卸荷条件下的变形及破坏特性,本文运用FLAC^3D建立天然砂岩围岩试件模型,在维持其他条件不变以开挖内径和初始围压两个因素为变量模拟了围岩试件开挖卸荷的过程,获得了开挖内径和初始围压对围岩卸荷变形和破坏特性的影响规律。结果表明：随着开挖内径的增加,围岩试件内外侧的位移都逐渐增大,围岩试件中部慢慢呈现沿卸荷方向向内凸的趋势。初始围压越大,卸荷结束点越靠后,即卸荷前围压越大,卸荷释放的能量越大,需更多的卸荷步,变形就越大。     

基于声波法和FLAC3D的矿井底板采动破坏特征研究

利用声波法对华北地区某典型岩溶水害矿井的4707工作面煤层底板不同深度、不同位置的声波波速进行探测,获得了随工作面推进时的波速变化曲线。结果表明:垂深3.9～12.1m之间的声速曲线出现较大的波动,在钻孔距工作面距离15～5m时声波波速迅速升高,在6～5m处达到最大值,工作面推过钻孔后,波速不断降低。垂深13m以上,声波曲线趋于稳定,说明已不在破坏范围内。声速法判断底板最大破坏深度为12.1m。结合FLAC3D软件,利用4707工作面的实际地质资料数值模拟煤层底板采动破坏过程,得出了煤层底板采动破坏特征:底板破坏区沿采空区四周和底板向下扩散呈现出喇叭形,随工作面的不断推进,破坏区也不断前移。     

基于FLAC3D的寒旱环境植被根系分布形态对边坡稳定性的影响

随着生态护坡技术的不断发展,植被根系固土护坡作用越来越受到重视。为研究寒旱环境的霸王植被根系分布形态对边坡稳定性影响,同时减少试验成本和挖掘根系对环境的破坏,将根系简化为主根型,通过数值模拟根-土复合体直剪试验,获得与室内根-土复合体直剪试验基本吻合的抗剪强度参数,采用无限边坡理论模型,对不同分布形态根系穿过滑裂面的边坡进行稳定性影响分析。研究发现：不同垂直压力作用下,土体进入塑性剪切阶段时,素土剪切应力均小于根-土复合体;随根截面比增加,土体黏聚力增加幅值大于内摩擦角;当根截面比为0～0.88%时,根系穿过边坡潜在滑裂面时,边坡稳定系数增幅显著,但大于0.88%时,边坡稳定系数增幅较小。因此,在植物固坡工程设计中应找到最优根截面比,以满足寒旱环境边坡的稳定性要求。     

基于固支梁理论的煤层底板突水破坏机制分析

我国煤层底板隔水层的厚度不一,部分煤层开采底板隔水层厚度巨大,不符合弹性薄板理论的适用条件.故文章采用弹性力学固支梁理论建立任意一点应力计算模型,推导承压水作用下底板隔水层的应力解,根据皖北煤电集团某矿采煤工作面底板隔水层力学特性,并结合FLAC3D软件分析底板隔水层应力分布和底板突水破坏机制.研究表明:底板隔水层的极...     

预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用

总结了二十年来“下三带”理论的发展和应用,对“下三带”的概念、形成、确定方法、测定数据、效果评价等均作了系统深入的论述。“下三带”理论经过二十余年的理论研究和生产实践已发展得日趋完善,该理论在承压水上安全开采评价及防治矿井底板突水灾害中起了重要作用。本文旨在促进对该理论的深入理解,更好地推广应用,为矿井安全生产服务。     

基于PFC3D的茂名北山岭原油商业储备基地工程库区部分基础设计数值模拟

在对建筑物的基础进行天然地基设计或桩基设计时,不但要满足经济的要求,更要满足变形、承载力和稳定性的要求。本文在实地调查、勘察、原位测试和室内试验的基础上,首先划分了场地的地层、岩性,给出各岩、土层物理力学性质的建议值。根据规范,利用ITASCA公司的颗粒流分析程序(Partical Flow Code,简称PFC),对储罐外围的天然地基承载力进行了数值模拟,对E区储罐中心E10孔进行了桩基承载力和变形的数值模拟。数值模拟结果和规范推荐公式计算结果表明,在库区无论是天然地基还是桩基础的设计全部满足承载力和变形的要求。     

基于FLAC3D复合顶煤大断面煤巷围岩数控模拟

为了解决某矿复合顶煤大断面开切眼施工困难问题,采用工程类比法确定支护方案,后运用FLAC3D软件在不同支护方式下进行模拟分析,研究其主要影响因素.模拟结果表明:锚杆、锚索间排距的改变不能从宏观上改变巷道围岩的应力分布特征,但能限制围岩最大位移量,能限制浅部围岩破坏形式和破坏程度.研究结果对该矿煤层切眼支护方式的选择、支护方案设计、支护材料布局、支护参数的确定提供了科学依据.     

基于FLAC3D强度折减法的边坡稳定性研究

目的针对影响边坡稳定的几个关键因素:粘聚力、坡角、内摩擦角和土体密度,分析各种影响因素对边坡稳定性的影响程度。方法利用FLAC3D数值计算方法,模拟计算出特定结构中各因素变化时的安全系数,并分析了各个影响因素对安全系数的影响程度。结果计算结果表明,对于边坡坡角变化范围较小的情况下,在粘聚力、坡角、内摩擦角、土体密度4个主要影响因素中,粘聚力对边坡安全系数影响最大,土体密度影响最小。结论说明黏聚力对边坡稳定性的影响最大。     

利用FLAC^3D预测某滑坡体地震荷载作用下的稳定性

以澜沧江边某滑坡工程实例为背景,选用拟静力法对地震荷载进行模拟。利用AN—SYS软件建立数值模型,并导入FLAC^3D软件进行计算,预测滑坡稳定性。对比结果表明：天然工况条件下,滑坡体塑性区零星分布,剪应力集中带仅位于滑坡体表面,位移场分布合理;加载地震荷载后,滑坡体塑性区上下贯通,滑动面明显,剪应力集中带深入滑坡体内部,形成完整的潜在滑动面,而且位移大幅度增加;两种工况条件下滑坡体的破坏形式均以水平滑动为主,地震工况条件下的滑坡体会出现大面积失稳。该研究为抗震方案设计提供了有益参考。     

基于FLAC3D对爆破振动下某土坝的安全振速预测

在大量现场爆破振动监测的基础上,对速度信号进行分析,近似得到了坝体的黏滞阻尼比,基于坝体动力响应特征通过FLAC3D建立了某土石坝的2维模型。基于土体力学参数计算简化得到了坝基瑞利波分布函数,确定了使坝体发生最大响应的振动信号主频为2。00Hz,通过加大最不利地震波振幅,计算得到使坝体破坏的速度阈值为16cm/s,以此阈值作为土坝安全振速,可有效保证坝体的结构安全。      

基于极限平衡法和FLAC3D软件的高陡边坡稳定性分析

某露天矿山设计终了边坡高度278～350m,坡角42～48°,属于典型高陡边坡。开采过程中出现了出现裂缝、下挫等现象。为了确保该矿山的安全生产,结合其地质资料及边坡的现状,本次选取了6个典型剖面,采用极限平衡法和FLAC~(3D)数值模拟软件,对该露天边坡进行稳定性分析,为后续边坡安全管理提供建议。     

基于SQL Server平台复杂地质体FLAC3D模型的构建

由于FLAC3D软件建立复杂三维地质体模型难度大、易出错,提出一种新的建模方法,即提取三维地质体建模数据并进行编辑成相应的表,把表导入SQL Server软件中,通过SQL查询语言生成FLAC3D可直接读取模型数据文件,从而实现在FLAC3D软件中准确、快速和自动化建立复杂三维地质模型的目的.通过云南某矿山的三维建模实例检验了该方法的可行性和高效性.结果表明:该方法在FLAC3D中建立复杂地质体模型具有一定的参考价值.     

爆炸荷载作用下岩体振动特性的 DE-FLAC3D数值模拟方法

针对岩体爆炸数值模拟中爆炸荷载参数与岩体振动阻尼参数等计算参数难以确定的问题,将具有收敛速度快、易于实现和全局寻优能力强等优点的差分进化算法(differential evolution, DE)算法融入三维快速拉格朗日差分法(FLAC3D)岩土工程数值计算程序,提出了爆炸荷载作用下岩体振动特性的 DE-FLAC3D数值模拟方法. 该方法从爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数的随机值出发,以岩体质点振动速度随时间变化过程的数值计算值与现场实测值的误差作为适应度,利用DE算法规则实现爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数耦合模式的合理进化,进而实现计算参数的快速自适应辨识. 龙滩水电站地下厂房爆炸开挖振动试验数值模拟研究结果表明,该方法是可行的,显著提高了岩体爆炸效应数值模拟结果的精度.     

基于PFC2D的柿子树坪滑坡变形特征模拟研究

柿子树坪滑坡近年来受雨季持续性降雨以及当地基础建设的影响,发生了多次小规模滑塌,目前滑坡威胁范围包括：村民33户156人,通村公路约320m。通过现场调查以及勘探结果,分析导致该滑坡发生变形的因素。根据不同工况下的滑坡稳定性的计算结果,借助PFC^2D软件对该滑坡的破坏过程以及变形特征进行模拟分析。结果表明,该滑坡在土体饱和状态下,首先发生蠕滑变形,并因自重作用的影响使得变形量的逐渐增加,坡脚处应力持续积累,最先出现剪出破坏,并不断向后发展,导致整体滑动,表现出典型的牵引式破坏。并在运动过程中呈现出前缘沿接触面发生滑移、坡顶出现张拉裂缝、中部锁固段剪断的阶段性变形特征。此研究结果与现场勘察结果相吻合,可为该滑坡的防治提供参考。     

基于SURPAC的复杂岩体RFPA3D模型构建与应用

RFPA^3D软件前处理功能薄弱,无法有效便捷地建立形态复杂的岩体模型,而采矿专业软件SURPAC具有强大的复杂地质精确建模能力,且两款软件模型单元均为六面体单元,以此作为研究基础,提出利用SURPAC软件快速准确地进行RFPA^3D模型生成的方法.根据SURPAC块体单元和RFPA^3D模型单元之间的数据关系,在MATLAB中编制以上两种软件的模型转换程序STOR.m;并在某露天铁矿挂帮矿开采边坡失稳分析中进行了应用.计算过程及结果表明,复杂岩体模型的转换高速便捷、准确可靠,同时拓展了RFPA^3D和SURPAC的应用空间.     

基于多源地震干涉法隧道断层位置预测数值模拟

西部山区在建或即将修建的大量隧道都具有高地应力特征,如何提高高地应力隧道超前地质预报的准确性是当前工程界面临的一大关键难点,而地应力增加是岩体波速增加的主要因素之一。采用多源地震干涉法模拟了在断层波速一定的条件下围岩波速和断层倾角变化对隧道掌子面前方断层位置识别的影响。数值模拟结果表明:围岩波速和断层倾角的增加会导致预报的断层位置比实际位置更接近掌子面,计算结果间接表明了地应力对识别断层位置的影响。通过二元二次函数回归分析拟合出一个含地应力和断层倾角的修正公式,依据修改公式,对白马隧道高地应力洞段掌子面前方不良地质体进行了超前地质预报,隧道现场开挖结果与修正后的预报结果基本一致。