基于三维块体法的矿床资源储量动态建模

资源/储量的估算和分析是矿床勘探的重要环节,储量估算的精度和效率一直是矿床研究的热点。本文以三维建模/勘探软件为平台对内蒙某铜矿进行了矿体的三维建模与动态储量估算,通过对原始钻孔取样数据进行处理建立了钻孔数据库,通过块体划分和克里格插值建立了矿化域的动态资源/储量模型。与传统几何计算方法相比,本文建立的资源/储量模型可以快速根据不同的边界品位进行空间分析,并能随着原始数据的变化动态更新模型,建模简便,估算精度高。

关键块体法在某隧道围岩稳定性评价中的应用

应用关键块体法对山西某隧道围岩的稳定性进行了评价及超前预测,并将其所得结果与掌子面编录及野外踏勘结果相结合,得到了较满意的分析结果,最后详细阐述了关键块体法在应用实践中存在的优缺点,并提出了合理的建议,为以后类似的工程提供借鉴。

块体单元法安全系数取值标准研究

边坡稳定性问题涉及矿山工程、水利工程等诸多工程领域,对边坡稳定性进行分析的方法主要有极限平衡法(LEM)、有限单元法(FEM)、块体单元法(BEM)、离散单元法(DEM)、边界单元法(BEM)、界面元法(ISEM)、不连续变形分析方法(DDA)等等。选取刚体极限平衡法、有限单元法和块体单元法,对单面滑动、双面滑动的算例进行了安全系数计算和对比分析,进而建议在滑动破坏模式一致的情况下,块体单元法的安全系数取值可参照刚体极限平衡法或有限单元法的标准选取,结果偏于安全。

基于块体切割法的随机骨料三维模型模拟——以四级配混凝土为例

混凝土细观力学特性的数值模拟效果,很大程度上取决于骨料模型的建立是否合理、高效。为此,以块体切割法为基础,将其推广至三维,生成了凸多面体骨料;然后根据骨料侵入判别准则,建立了四级配混凝土随机凸多面体骨料三维模型。结果表明,本方法能够建立随机凸多面体骨料三维模型,该模型可为研究混凝土细观力学特性打下良好的基础。

边坡稳定的块体单元法分析

边坡稳定是岩土工程中一个极其重要的问题。目前的边坡稳定分析方法都存在不同的缺陷 ,有的方法太复杂 ,有的方法过于简化。利用一种改进的刚体极限平衡法——块体单元法进行边坡稳定分析 ,该方法兼有刚体极限平衡法和有限元法的优点 ,既满足全部的平衡条件 ,又在一定程度上考虑了材料的变形。算例表明 ,该方法不失为一种合理而有效的边坡稳定分析法。

岩石边坡稳定的块体单元极限分析上限法

将块体单元法与极限分析上限法相结合,提出了岩石边坡稳定的块体单元极限分析上限法。借助于块体单元法离散计算区域,通过块体系统速度场在结构面上满足Mohr-Coulomb屈服条件、关联流动法则、速度边界条件以及块体系统虚功原理,构成求解边坡强度储备安全系数上限解的非线性规划模型,模型的求解采用复合形法。最后研究了一个岩质楔形体边坡算例和小湾水电站进水口边坡实例,通过将块体单元法上限分析计算结果与刚体极限平衡法相比较,验证了该方法的正确性。

块体单元法的理论和计算模型

本文提出一种数值分析的离散模型。它以块体单元的刚体位移为基本未知量，根据块体在外力和缝面应力作用下的平衡条件、变形协调条件和缝面材料的本构关系，采用变分原理导出块体单元法的支配方程。由于相邻块体的位移不同，这是一种位移不协调的单元，文章应用广义变分原理证明了它的收敛性。根据缝面材料不同的本构关系，可以对结构进行弹性、弹塑性或流变分析。这种方法可以解决非连续介质问题，特别适用于解决具有众多节理、裂隙岩体的变形、应力和稳定分析。研究和算例表明，它具有效率较高，精度较好的优点。

弹粘塑性块体单元法在龙滩水电站右坝肩边坡稳定分析中的应用

介绍了三维弹粘塑性块体单元法的基本原理。该方法假定岩石块体为刚体,只考虑结构面的变形和强度特性。在建立块体系统的平衡方程、结构面的变形与块体位移的几何相容方程以及结构面上的弹粘塑性本构方程的基础上,出块体系统位移与稳定的基本方程。针对龙滩水电站右坝肩边坡地质条件复杂,块体稳定问题较为突出的情况,采用块体单元法计算了边坡中典型结构面切割形成的特定块体在不同工况下的强度储备安全系数,并针对结构面的几何参数和力学参数等重要影响因素进行了敏感性分析,为工程设计提供了依据。应用表明,作为一种新型的水工结构数值方法,块体单元法应用于复杂地质条件下的岩石高边坡的稳定和变形分析具有准确、适用和简便的特点。

重力坝深层抗滑稳定分析的块体单元法

本文通过对块体单元法基本假定适用条件的分析及块体单元法在重力坝深层抗滑稳定分析中若干问题的研究，提出了基于块体弹塑性结构面材料模型进行重力坝深层抗滑稳定分析的块体单元法，并结合工程实例进行了分析．结果表明：该方法计算效率和计算精度均较高．

阶谱块体单元法及其在连续介质力学问题中的应用

介绍了阶谱块体单元法的基本概念和原理,比较了该方法与有限元法、数值流形方法的异同,并对其在连续介质力学问题中的应用进行了探讨。计算研究表明,经过简单的处理后,阶谱块体单元法可以应用于连续介质力学问题并得到与有限元法十分接近的结果。通过对形函数阶次、块体单元形状、块体单元网格密度、虚拟结构面的参数取值等问题的研究,得出了一些规律性的认识,据此提出了提高计算精度的措施和虚拟结构面参数建议取值范围。

岩体的三维弹粘塑性阶谱块体单元法

提出了岩体的三维弹粘塑性阶谱块体单元法。首先,定义各块体单元的最小包围盒为其覆盖单元,在覆盖单元上采用阶谱形函数和弹粘塑性本构模型;然后,根据虚功原理,推导了块体系统的整体平衡方程;最后,就其中的数值积分和边界条件处理等问题进行了探讨。运用所提方法分析了两个简单算例,结果与解析解和有限单元法数值解很吻合,从而验证了其正确性和有效性。所提方法具有前处理简单、计算精度高等特点,适合于岩体变形与稳定分析。

块体单元法动力分析研究

将块体单元法引入结构动力分析,同时给出动力分析的块体单元法中质量矩阵和阻尼矩阵的具体表达式,建立块体系统在惯性力、阻尼力、动力荷载及弹性力作用下的动力平衡方程。最后分析2个算例,通过将块体单元法与其他方法计算结果进行对比,验证块体单元法动力分析的准确性和合理性。块体单元法对于岩体中含大量不连续面的复杂结构在前处理工作上有较大的优越性,因此可广泛应用于水工及岩土工程结构动力及地震作用下的变形与稳定性分析。

基于块体单元法的岩石边坡安全系数研究

岩石边坡因其结构面数量众多、块体系统及其滑动方式复杂,给危险块体组合的搜索及其安全系数计算带来很大困难。基于块体单元法,对岩石边坡中的危险块体组合搜索及其安全系数的计算方法进行了研究。首先,在块体元强度折减计算的成果下,根据屈服面贯通理论提出搜索危险块体组合的新方法;然后,对安全系数计算方法进行研究,建议在位移突变判据下采用双线性交叉法计算安全系数;最后,进行了单面、双面和多面滑动以及复杂块体系统的算例分析,并与刚体极限平衡法计算结果进行了对比。结果表明,由于块体单元法考虑了力与力矩的平衡及结构面上应力的非均匀分布,其计算结果更准确。该方法有望广泛应用于复杂岩石边坡稳定分析。

块体理论赤平解析法在锦屏二级水电站皮带机隧洞稳定分析中的应用

块体理论是适用于分析节理发育破碎刚性岩体稳定性的有效方法。锦屏二级水电站皮带机隧洞岩体不连续面发育,隧洞开挖面是否产生可动块体影响着皮带机隧洞的稳定性。在对皮带机隧洞详细的地质调查和研究基础上,运用块体理论赤平解析法分析皮带机隧洞的稳定性,对各不连续面和开挖面构成的可动块体滑动形式进行判断,得出了块体的失稳形式以单面滑动为主,双面滑动和垂直掉块相对较少的结论;同时得出皮带机隧洞各部分可动块体分布的直观统计结果,即皮带机隧洞左侧墙,左、右顶拱失稳块体较多,右侧墙较少。

基于有限元与块体元法的地下洞室变形及稳定分析

本文把有限元与块体无法结合起来，用来分析地下洞室围岩的变形及稳定性。此法在洞室附近使用块体元模型，以反映节理岩体变形的不连续性，而在远处使用连续的有限元模型，以减少计算工作量。文中推导了有限元与块体元法统一力学模型的支配方程，所编制的数值分析程序应用于某一实际工程问题，说明此法可行。

岩石边坡动力稳定安全系数的块体单元法分析

将动力分析的块体单元法应用于岩石边坡地震稳定时程分析。将黏弹性人工边界条件的思想与块体单元理论相结合,建立块体系统的人工边界条件,用以模拟地基的弹性恢复能力和地基对散射波能量的吸收,从而消除波动在计算区域边界上的反射。黏弹性边界具有稳定性好,易于与计算程序结合的优点。通过动力计算所得的块体加速度计算块体的惯性力,并由此判断块体可能的滑动模式,进而根据滑动模式将惯性力分解为块体滑动力和垂直于滑动方向的作用力,由此作用力计算块体的抗滑力。块体抗滑稳定安全系数即为抗滑力与滑动力之比,从而可以得到地震过程中块体稳定安全系数时程曲线。小湾水电站进水口边坡算例体现了该方法的工程应用能力。

块体理论赤平解析法在龙滩水电站地下厂房洞室群稳定分析中的应用

龙滩水电站地下厂房开挖区域岩体不连续面发育,确定厂房开挖面是否可能产生可动块体并判断其稳定性具有重要实际意义。块体理论是适用于分析断层、节理发育破碎刚性岩体稳定性的有效方法,在对场区工程岩体勘察资料的详细研究基础上,运用块体理论赤平解析法分析龙滩水电站地下厂房洞室群的稳定性,对各开挖面构成可能移动块体的不连续面分布情况进行较系统的评价,得出厂房各部分可动块体分布的直观统计结果,为设计有效的加固方案提供了依据。

基于块体单元法的白鹤滩左岸边坡稳定性分析

左岸边坡强卸荷块体系统的稳定问题是白鹤滩水电站题重要工程技术问题之一。针对左岸边坡地形地质条件、变形特征及变形机理的研究,表明结构面组合的三维块体滑动失稳为其主要的破坏模式。常规刚体极限平衡法和连续介质力学方法在求解复杂块体系统稳定时均存在一定的局限性。以块体单元自动识别方法为前处理程序,建立白鹤滩左岸边坡块体系统三维模型,基于弹黏塑性块体单元法(BEM)计算特定块体强度储备安全系数,进行边坡稳定性研究,分析边坡控制性结构面及其关键块体,研究结果与常规刚体极限平衡分析和地质力学模型试验基本一致。块体单元法的分析成果为左岸边坡加固处理提供了依据,同时对复杂块体系统岩体边坡的稳定性研究具有一定指导意义。

岩质边坡开挖过程动态仿真分析的块体单元法

岩质边坡开挖过程的静态仿真分析方法在计算精度和速度上均存在不足,无法适应边坡动态设计的需要。基于动态仿真的思路,提出岩质边坡开挖过程动态仿真分析的块体单元法。首先,提出三维岩石块体系统识别的切割算法,通过逐条或逐组加入结构面或开挖面切割块体,以及平面删除后的块体合并,实现开挖过程中块体系统的动态识别,提高块体系统识别的计算效率。然后,提出动态开挖过程中的开挖荷载计算方法,从而建立岩质边坡开挖过程动态仿真分析的块体单元法,避免在开挖前的块体系统中预置开挖面而导致人为引入不连续面问题和设置刚度问题。最后,通过简单算例及工程应用,对所提的动态仿真分析方法的计算精度和速度进行验证。结果表明,所提的动态仿真分析方法的计算效率明显优于传统的静态仿真分析方法。

阶谱块体单元法在复杂岩基上重力坝变形与稳定分析中的应用

介绍了弹粘塑性阶谱块体单元法在某重力坝坝段的变形与稳定分析中的应用情况,并与模型试验结果进行对比分析,两者基本吻合。通过计算和试验,揭示了该重力坝坝段的位移、应力、应变和点安全系数分布规律,验证了弹粘塑性阶谱块体单元法的正确性和有效性。此外,还对重力坝坝内压力钢管道和厂坝接缝灌浆的模拟、以及大坝安全度的评价等实际问题作了初步探讨。