地震与强降雨条件下云南鲁甸王家坡震裂山体稳定性分析

强震、暴雨等极端工况下的动力响应研究是震裂山体稳定性分析的关键。针对云南省鲁甸县红石岩堰塞坝水电库区边坡稳定性问题,运用三维数值模拟手段,对王家坡震裂山体在竖向和水平向地震波耦合作用下的动力响应全过程进行研究,并与暴雨工况及天然工况进行对比。研究结果表明:强震及暴雨作用下,王家坡震裂山体主要位移变形均发生在山体上部的断层影响带全强风化层表层部位,最大位移量分别为0.64 m和0.28 m;结合应力分布及剪应变增量分析可知,斜坡整体最大变形方向为N7°W。在天然状态下,坡体整体稳定性较好,但在极端工况下,坡体上部全强风化层发生坡表局部失稳的可能性较大。动力稳定性分析结果与实际监测数据较吻合,可为红石岩水电库区建设及王家坡震裂山体边坡治理提供参考依据。

魏家地煤矿运输大巷返修支护效果的FLAC模拟分析

以魏家地煤矿运输大巷返修试验段工程为依托,应用FLAC3D数值模拟软件建立与实际支护设计相一致的计算模型,并结合现场监测结果进行分析,得到在"锚网喷+锚注"一次支护基础上进行留设柔垫层让压联合支护方案适应三软煤层变形特征。现场试验表明:返修支护方案是可行的,保证了运输大巷围岩的稳定,满足了魏家地煤矿安全生产的需要。

金山金矿条带式胶结充填采矿工艺结构参数优化

合理的采场结构参数可使采场处于有利的力学状态,使围岩的应力、应变分布趋于均匀化。针对金山金矿现有采矿工艺中存在的贫损指标不理想、作业安全性差等问题,进行了条带式胶结充填采矿法试验研究;同时,基于Flac^(3D)软件对采场回采过程进行数值模拟优化,确定合理的采场结构参数为矿柱8 m、矿房10 m。现场工业试验表明:该结构参数提高了采矿回采率及采场生产能力,改善了作业安全性,收到了良好的应用效果。

平顶山十矿下保护层开采围岩破坏数值模拟及水害防治

为研究平顶山十矿下保护层开采是否达到释放己_(16-17)煤层瓦斯的目的以及是否会诱发底板灰岩承压水突水问题,基于FLAC^(3D)数值模拟软件,以十矿24130首采面为例,模拟采动条件下顶底板围岩的变形破坏过程。结果显示:开采下保护层所引起的顶板冒裂带发育高度能够达到己_(16-17)煤层,满足释放己组煤层瓦斯的裂隙要求;底板采动破坏深度最大为24.5 m,破坏裂隙会成为灰岩承压水进入矿井的导水通道,突水系数超过临界值。为确保24130首采面的安全生产,设计并实施了水害综合探查、疏水降压、完善排水系统、安全带压开采等综合防治水措施。该首采面成为平顶山矿区以开采下保护层释放己组煤层瓦斯和成功防治灰岩承压水的示范性工作面。

高压旋喷锚索与灌注桩支护结构三维数值分析

为了研究高压旋喷锚索与灌注桩支护结构在深基坑工程中的工作性状,利用三维快速拉格朗日方法(FLAC^(3D))对郑州市某主要采用桩锚支护形式的深基坑工程的开挖支护进行了三维动态模拟分析,得到了基坑开挖过程中高压旋喷锚索的受力,灌注桩围护体的变形,基坑外土体的水平位移和基坑外土体的沉降变形规律。除了在坑外沉降变形方面,摩尔-库仑模型的计算结果始终为较大的回弹变形,其他与已有文献的经验性规律基本吻合,且结构安全性和稳定性满足规范要求。分析结果可为以后该地区类似的高压旋喷锚索与灌注桩支护结构的设计施工应用提供参考。

首采长壁工作面采场矿压特征数值模拟

以袁店矿首采1021工作面为例,应用大型工程FLAC3D计算软件,模拟分析煤层首采长壁工作面开采后上覆岩层"三带"移动演化特征和矿压显现规律.结果表明:受回采工作面的采动影响,在工作面煤壁前方,形成了随工作面推进而不断前移的超前集中应力,大体可分为3个阶段:工作面前方62m以远为未受采动影响区,20～62m为采动影响区,20m范围内为采动影响剧烈区;工作面前方超前支承应力最大值为40.61MPa,超前支承应力集中系数为2.58;走向模型的冒落带高度约在6～10m范围内,导水裂隙带高度约在34～40m范围内;弯曲下沉带的高度约在顶板90～100m范围内.

基于FLAC3D的隧道单层衬砌结构力学特征研究

为了研究单层衬砌结构力学特征,采用了FLAC^3D有限差分软件,利用软件内置的接触面单元(interface单元)对不同结构层的层间接触效应进行了模拟.以巴哈高速公路东天山隧道2#斜井工程为工程背景,建立了不同衬砌结构型式下考虑层间接触效应的数值仿真模型,分析了现场Ⅳ级围岩条件下的单层衬砌结构力学特征及其围岩稳定性,并与原复合式衬砌支护设计方案进行了对比.研究结果表明:(1)FLAC3D模拟计算中采用接触面单元(interface单元)施加于不同结构层之间,可模拟衬砌结构不同层间接触形式的相互作用,较好地反映层间接触面的力学特征及位移特性;(2)对于受力性能而言,单层衬砌结构以组合梁承载模式进行承载,衬砌结构内力呈现"小弯矩、大轴力"的分布特征,衬砌结构截面应力以压应力为主,可充分发挥混凝土材料的受压性能;(3)由于单层衬砌结构具有良好的层间接触性能,不同结构层可实现"协同受力、共同变形",使其承载模式优于复合式衬砌,能以较小的结构厚度满足隧道支护要求,因此单层衬砌具有较高的经济性;(4)单层衬砌隧道拱腰、拱脚及边墙底部YAI值较小,围岩稳定性较差,易发生失稳,现场施工时应对上述部位加以防范.

加筋路基动力特性的数值模拟研究

基于前期的室内动三轴试验结果,采用FLAC^(3D)有限差分软件,通过建立轨道与路基的三维实体模型,探讨列车荷载作用下路基在不同的动应力幅值、格栅埋置深度、加筋层数时的应力、变形规律,为轨道路基的优化设计和力学参数的选取提供参考依据。研究结果显示:随着动应力幅值的增大,路基表面应力呈马鞍形分布的状态愈加明显,最大压应力位于地基深处,且在三种动应力幅值下均没有明显变化,说明动应力沿路基深度的衰减规律受车速的影响较小。路基的竖向应力随格栅埋置深度的增加出现了先减小再增大的趋势,这说明在路基内铺设格栅的位置宜选择在路基顶部或中下部,土工格栅的铺设加速了路基动应力的衰减,具有一定的减振作用,从而改善了路基结构动力响应特征,增强了路基的抗振性能。

掘进巷道快速通过采空区围岩的控制技术

为解决掘进巷道快速通过采空区时围岩控制难题,以新建煤矿掘进巷道过采空区为工程背景,采用理论分析、数值模拟和工业试验相结合的方法,研究了采空区掘进巷道围岩应力分布规律,提出了"三段式"巷道围岩控制技术,即揭露采空区前50 m范围采用"锚网索带喷+U型支架+注浆"支护、揭露采空区期间40 m范围采用"注浆+索网带+U型支架+喷浆"支护、揭露采空区后20 m范围采用"U型支架+喷浆+注浆+锚网索带"支护。现场工业试验表明,该技术有效控制了巷道围岩变形,巷道顶底板最大移近量285 mm,两帮最大移近量223 mm。该技术在同等条件下具有推广应用价值。

兰州地铁开挖对临近地下管线的影响探讨

以兰州轨道交通1号线明挖法开挖段工程为例,利用FLAC3D有限差分软件,建立了三维地质模型,对某区间开挖过程中周边地下管线的应力应变进行了分析,有限差分法分析及实际监测数据表明,地铁开挖对地下管线的位移有显著影响,进而定性分析了管道变形规律。