基于FLAC3D首盘埋深、盘间距对挤扩支盘桩承载力影响研究

采用FLAC3D软件研究了首盘埋深、盘间距对挤扩支盘桩承载力的影响。研究了设置单个承力盘、多个承力盘条件下,承力盘的首盘埋深、盘间距不同时桩基的抗压、抗拔承载特点。研究表明承力盘能显著提高挤扩支盘桩的抗压以及抗拔性能。针对不同的首盘埋深和盘间距,给出了数值模拟条件下首盘埋深的取值和盘间距的选取,为挤扩支盘桩在工程实际运用提供科学依据。

基于FLAC3D的多级路堑高边坡桩锚支护效果研究——以云南某滑坡为例

为探明公路路堑高边坡桩锚支护机理,以云南邓家村某路堑边坡的滑坡处治为例展开了系统的研究。通过现场地质调查及多元数据分析,查明了滑坡工程地质条件及成因;采用FLAC3D数值模拟研究了无支护下高边坡的稳定性,对比分析了挡土墙和桩锚支护2种方案;以预应力为400 kN、桩间距为4 m、桩直径为1 m为基本方案,通过单因素分析法分析了路堑高边坡中桩锚参数对桩锚受力性能和边坡安全系数的影响规律。研究结果表明:挡土墙虽然可以有效阻止边坡底部的滑移,但其对坡体中部和上部的稳固效果不佳;桩锚支护结构对整个滑坡体都有一个良好的加固作用,桩的位移呈现“上部大而下部趋于0”的特点,其受到的剪力、弯矩存在多个极值点,并且大多数存在于滑动面上方;随着桩直径的增大或者桩间距的减小,边坡安全系数增加,而锚索预应力对安全系数的影响很小。

基于FLAC3D隧道初期支护方案研究——以青医西院区站隧道为例

利用FLAC3D软件建立两种不同初期支护方式作用下的隧道模型,对隧道的开挖与支护过程进行模拟,分析围岩与支护结构的受力和变形,对比其应力分布和围岩位移情况,选出更为合理的支护方案。研究发现,预应力锚杆能够及时为隧道围岩提供支护作用,不存在支护时效的问题,而普通水泥砂浆锚杆需等地层产生变位后才能发挥作用。

基于FLAC3D与无人机航测的全部垮落法采煤塌陷分析

内蒙古串草圪旦煤矿位于黄河中游上段,其全部垮落法采煤导致大面积塌陷,地表生态和环境问题频发。为研究采空区地表裂缝发育规律及塌陷应力与位移场演化特征以串草圪旦煤矿6102工作面为研究对象,利用无人机航测查清了地表裂缝分布范围及规律,构建了FLAC3D数值模型并计算分析了采空区围岩应力及位移变化,将分析结果与无人机航测结果进行了相互验证。结果表明:(1)塌陷主要以地裂缝为表现形式,主要分布于矿区西北部及中西部。工作面发育2类地裂缝,一类为弧形阶梯式裂缝群,呈平行分布且以间隔5~20 m出现,大部分形成阶梯式高度为15~130 cm的错台,裂缝以3°~5°的偏角垂直工作面推进方向发育;另一类为直线型边缘裂缝带,拉张破坏严重,平行工作面外围呈带状发育,少数可展布于工作面内部,最外围裂缝至工作面的距离分别为38,53 m。(2)由于地下煤层开挖,采空区顶板出现明显的“马鞍状”拉应力集中区,且随着开挖的推进地表集中区拉应力先增大后减小,最大值为0.181 MPa;(3)采空区顶部完全垮塌,地表垂直位移最大值在采空区正中间,最大值约5.5 m;地表水平位移最大值位于采空区煤柱正上方,最大值1.93 m。(4)数值模拟计算的沉降量、裂缝角与无人机航测数据基本一致。研究成果可为煤层开采带来的生态环境问题解决方案提供参考依据。

基于FLAC3D软件的岩质边坡稳定性分析方法研究

山地丘陵地貌中普遍分布岩质边坡,此类边坡存在严重滑坡隐患,因此本文基于FLAC3D软件研究岩质边坡的稳定性。以金属开采矿区为研究对象,获取基本工程概况与边坡参数,并分析滑坡基本概念。利用混合离散技术与拉格朗日差分法求解FLAC3D软件运动方程,构建研究区域边坡稳定性模型,通过仿真计算分析岩质边坡稳定性。实验结果表明:该研究区域整体稳定性较好,仅边坡上部被结构面控制的区域应力与位移较大,存在安全隐患;弱面倾角比坡脚倾斜度更大时,顺倾向边坡的稳定性更高;坡脚倾斜度越大,岩质边坡的稳定性越差。

基于FLAC3D的石灰岩矿区岩溶塌陷数值模拟研究

矿区为露天凹陷式开采的石灰岩建材矿山,随着矿山开采以及地下水抽排,导致矿坑周边岩溶塌陷大量产生,严重影响矿山安全生产和周边群众生产生活。利用FLAC3D技术、天然电场选频法勘探和地质综合分析掌握岩溶塌陷发生机理和分布规律,研究结果表明矿坑东侧、北侧和南侧断裂构造发育;矿山生产抽排地下水以及采矿爆破引起真空吸蚀、流水潜蚀导致矿坑周边岩溶塌陷;基于FLAC3D技术矿区岩溶塌陷数值模拟分析,数值模拟结果与地质分析、物探结论和塌陷现状基本一致。研究结果为后期岩溶塌陷的防治提供了科学依据。

基于FLAC3D的某水电站岩体倾倒变形过程数值模拟研究

我国西南高山峡谷地区地质作用强烈,倾倒变形岩体广泛发育,基于拉格朗日有限差分法的FLAC3D软件可对岩体倾倒变形过程进行数值模拟研究。建立了流变模型对澜沧江上游某在建水电站的一处倾倒变形体进行了研究,结果表明,在岩体自重和卸荷应力的长久作用下,库区陡立岩层会朝向临空位置发生倾倒变形破坏。这是一个长期的流变破坏过程。倾倒变形仅发育在边坡的浅表层,深部的岩体未发生倾倒,浅表层底部的岩层弯曲最为强烈,这些部位的岩层将最先发生折断,若折断面贯通,极有可能导致倾倒体整体垮塌滑动引发滑坡等灾害。在水电站建设中要着重考虑对倾倒变形程度严重的坡体进行支护,防止发生大规模的失稳破坏。

基于FLAC3D对深基坑空间效应的分析

为解决深基坑支护环节存在的失稳风险过高、技术难度过大问题,规避由边坡支护设计不当造成的重大工程事故和经济损失,保证深基坑支护结构设计计算合理性和准确性的提升,文章进行了深入系统探究。先介绍案例工程概况,然后明确深基坑支护变形特征和空间效应变化规律,现场测定基坑内支撑预应力、支护结构变形参数、土体主要力学参数等。在数据支撑下搭建FLAC3D模型,对比现场监测参数和模拟仿真运算参数之间的区别,挖掘影响深基坑支护稳定性的内在因素,针对化地给出防护建议。通过研究发现深基坑支护方式、开挖顺序、排桩间距等均可能影响深基坑支护稳定性。实践中要加强把控,科学设计深基坑支护方案,保证深基坑支护稳定性的提升。

基于FLAC3D的考虑实测主应力与计算模型边界斜交的模型初始应力场生成

进行地下采矿FLAC3D数值模拟时,正确地在模型中生成初始应力场尤为重要。考虑到实际工况,常需在计算模型中进行多次开挖和分组,而为了方便多次开挖和分组,建模时可能会出现实测主应力与模型边界斜交的情况。为研究实测主应力与模型边界斜交情况下的初始应力场生成方法,应用弹性力学空间问题基本理论求解了作用于模型边界的应力值,运用莫尔圆极点法和力的平衡法确定了作用于模型边界应力的方向,并最终采用以应力边界控制为主、以位移边界控制为辅的准应力边界控制法在模型中生成了初始应力场。将计算平衡后模型中的各主应力值和方向与实际情况对比,模型中各标高位置上的主应力值与实际值几乎相同,各主应力的方位也与实际情况相符,从而证实了准应力边界控制法正确合理,可为类似情况下的初始应力场生成方法提供借鉴。

基于FLAC3D软件模拟港池疏浚对高桩码头结构及岸坡的影响

基于内河某码头港池疏浚项目,采用FLAC3D软件建立三维模型,对疏浚前后码头各构件以及岸坡的位移与应力变化进行分析研究。结果表明:疏浚工程会对码头部分构件产生重要位移及应力的影响。疏浚完成后,在码头与驳岸接驳位置产生了较大的沉降,为28 mm左右;在码头斜桩段位置出现了最大水平位移,为4 mm左右;在引桥纵梁正下方,所在区域土层发生了最大水平变形,为70 mm左右。随着码头南端与引桥距离的增加,桩基支撑作用逐渐减弱,桥梁的侧向变形逐渐增大,同时在引桥后方桩位置处出现了最大弯矩与最大剪力。

基于FLAC3D的边坡支护方案优化研究

为研究抗滑桩及锚杆框架梁在顺层岩质边坡支护中的优化方法,基于三级支护的典型顺层岩质边坡,通过FLAC3D建立数值模型进行计算,对抗滑桩桩身长度及桩身截面积、锚杆锚固倾角及锚固长度进行优化。结果表明,不同长度抗滑桩对岩质边坡进行支护时,抗滑桩稳定系数均随着桩身长度的减小而减小,且在边坡岩性发生突变的地方抗滑桩的水平位移也会发生突变,在一定范围内适当减短抗滑桩的桩身长度并不会引起桩身水平位移的大幅度改变,故在满足规范的条件下可通过减小桩身长度来进行优化设计。改变抗滑桩的截面面积并不会显著改变桩身的水平位移,但抗滑桩截面面积会显著影响抗滑桩稳定系数,存在一个临界截面积使得桩身截面积在小于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小迅速减小,而在桩身截面积大于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小只会略微减小。边坡最大水平位移随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,边坡稳定系数随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,故在进行锚杆框架支护设计时可通过增大锚固倾角及增加锚固长度提高边坡稳定性,此结果可为抗滑桩及锚索框架梁在顺层岩质边坡支护提供优化设计方案。

基于改进Shepard法的FLAC3D稳定性分析——以沱牌隧道为例

对于数值模拟而言,合理的力学参数初始化设置,对模拟结果具有较大的影响,甚至决定最终结果的判断,传统的岩土体力学参数初始化方法是基于有限点位的力学参数试验,以点带面,在数值模拟软件中按模型分组的方式进行赋值,这与实际情况有较大出入,基于此,本文以沱牌隧道为例,利用改进shepard法,通过大量纵波时差数据得到的岩石力学参数,快速插值到地质模型中,对沱牌隧道DK151+790~DK152+410段进行了开挖模拟计算,分析了围岩应力场、位移场及隧道下穿的遂徳高速地表沉降,结果表明隧道围岩与遂徳高速地表基本稳定,但不排除隧道围岩节理裂隙发育区域可能产生掉块和落石等局部破坏的现象.

基于FLAC3D的隧道施工引起管道沉降分析

某地铁隧道修建过程中需下穿一条D400次高压钢燃气管,为了论证隧道开挖及衬砌施工过程中对该燃气管道的影响是否可控,基于某地铁隧道区间的地质条件建立模型,对隧道开挖引起的地下管线沉降进行研究分析,通过FLAC3D数值软件模拟分析来预测地铁隧道及其上管线的沉降,分析沉降规律,结果表明:该地铁隧道下穿施工引起的管线沉降满足地铁及轨道交通对于管线沉降安全的要求。

基于FLAC3D的钻孔扩孔前后应力分布特征研究

煤层的钻孔成孔技术一直是煤矿瓦斯抽采的重要内容。本文以新景矿井下钻孔为研究对象,利用FLAC3D技术模拟分析钻孔扩孔前后钻孔周边的应力分布特征,分析了顺层钻孔和穿层钻孔扩孔前后应力分布的规律和钻孔有效卸压的影响范围。结果表明,随着钻孔的施工,钻孔周边应力释放形成明显的应力区,钻孔扩孔后,顺层钻孔的有效卸压范围由0.8 m扩大至4 m,穿层钻孔的有效卸压范围由0.6 m扩大至3.8 m,有效提高了煤层的抽采效果。

基于FLAC3D的深基坑开挖过程地表沉降及围护结构受力数值模拟研究

为了掌握基坑工程支护开挖中地表沉降及围护结构受力情况,以苏州市某商业建筑深基坑工程为背景,基于FLAC3D有限差分软件,对基坑支护开挖全过程进行了数值模拟计算分析。数值计算结果显示:在桩、挡墙开挖成孔过程中,由于突然卸荷,地层向孔内发生变形,有塌孔的风险;当桩、挡墙开挖与浇筑过程中,基坑外围5m范围内的地层沉降比较明显。基坑内开挖也出现5m范围内离基坑越近变形越小,5m范围以外离基坑越远变形越小。分层开挖厚度越大,地表沉降越明显。

基于FLAC3D的层面产状对软岩隧道变形的影响研究

为研究层面产状对软岩隧道变形的影响,文章依托某层状软岩地层的高速公路隧道实际工程,通过FLAC3D软件进行建模与计算,分析不同岩层产状下对围岩变形与应力的变化规律,得到如下结论:(1)围岩变形的主方向随层面产状的变化存在不同程度偏转,随层面倾角增大逐渐从以竖向变形为主过渡到以水平变形为主,围岩的变形方向垂直于层面时变形值最大;(2)随着与洞壁距离的增大,围岩的径向应力逐渐增大,切向应力先增大后减小,切向应力较大的区域围岩出现塑性区,且由于洞壁附近围岩的切向应力远大于围岩的径向应力,存在较大的压力差,导致洞壁附近的围岩发生塑性变形,甚至产生剪切破坏。

基于FLAC3D的煤层底板采动破坏深度预测

煤层底板突水问题成为煤矿开采的一个重大的安全隐患,带压开采已成为深部煤炭资源开发的主要开采方式。以朱仙庄煤矿为例,研究了煤层底板突水问题,应用FLAC3D数值模拟方法预测煤层底板的采动破坏深度。通过经验公式法和数值模拟法计算,得出朱仙庄煤矿10煤层底板在采动后的最大破坏深度分别为26.4 m和26.2 m。结果表明,两种方法的预测值相近,验证了数值模拟的合理性。研究结果对提高矿井安全生产、预防突水灾害具有一定的理论和实践意义。The problem of water inrush from coal seam floor has become a major safety hazard in coal mining. Mining under pressure has become the main mining method for the development of deep coal resources. Taking Zhuxianzhuang Coal Mine as an example, the water inrush problem of coal seam floor is studied, and the mining failure depth of coal seam floor is predicted by FLAC3D numerical simulation method. Through the calculation of empirical formula method and numerical simulation method, it is concluded that the maximum failure depth of 10 coal seam floor in Zhuxianzhuang Coal Mine after mining is 26.4 m and 26.2 m respectively. The results show that the predicted values of the two methods are similar, which verifies the effectiveness of the numerical simulation. The research results have important theoretical and practical significance for improving mine safety production and preventing water inrush disasters.

FLAC3D在高速公路边坡稳定性评估中的应用

本文针对某高速公路边坡使用无人机摄影测量技术获取边坡DTM数据,通过ArcGIS软件制作边坡的三维数字地形模型,在FLAC3D软件中建立研究区域的网格模型,输入内摩擦角、黏聚力、体积模数、剪切模数等边坡试验数据参数,使用莫尔-库仑(Mohr-Coulomb)准则进行模拟,分析边坡的应力、应变分布情况,揭示出边坡受力、应变和移位分布等方面的情况。结果表明,现坡面总体稳定,但集中出现局部受力现象。本次研究为边坡的进一步加固和事故预防提供了科学依据。

基于FLAC3D的勘探平洞稳定性分析

水电工程勘探平洞是利用挖掘水平巷道,通过取样、编录、现场试验等方式收取资料,以查明工程地质构造、岩石性质的水电工程主要勘探手段之一,能够直观地揭露工程地质条件,更细致详尽地描述岩土性质,对工程地质条件做出准确评价,为电站坝址选择以及水工建筑物的布置提供参考依据。以西藏某水电工程勘探平洞施工为例,结合现场工程地质条件,采用有限差分FLAC3D数值模拟软件,通过对围岩体位移、应力以及塑性破坏区等变化特征的研究分析,对平洞轴向掘进及主支洞交叉段围岩稳定性及支护措施进行了合理分析评价,为勘探平洞的开挖支护提供了有效参考依据。

基于FLAC3D分析深基坑开挖过程对毗邻区域的影响

为有效预控深基坑工程施工风险,采用FLAC3D数值模拟软件,以某地铁车站深基坑工程为研究对象,通过模拟深基坑土方开挖、内支撑搭设等工况,分析深基坑开挖过程对毗邻区域的影响。研究得出了深基坑开挖各工况状态下,基坑周边地表沉降的特征规律及发展趋势,即沉降曲线表现为凹形形状,且沉降量随土方开挖深度增加而加大,此外,深基坑围护结构水平方向位移特征整体呈现为弓形曲线形状,围护结构同一位置的水平位移随基坑开挖深度增加也相应增加。