断层面的有限单元模拟方法综述

有限单元法是研究地球科学问题的重要工具之一。本文概述了国内外学者利用以连续介质理论为基础的有限单元法研究地学,特别是地震学、地壳形变学科时,对具有非连续性特点的断层所采用的几大主流处理方法,并阐述了各断层模型基础上(弱化带模型、劈节点模型、接触模型以及块体模型)所展开的地学研究。

岩石物性变化对区域应力场的影响

基于接触摩擦分析单元和弱化带两种断层处理模式,应用有限元数值模拟方法,分别探讨了弹性模量、泊松比、摩擦系数、内聚强度等物性参数的变化对区域应力场的影响.结果表明:在两种处理模式下,这些参数的变化对断层附近的应力场均有不同程度的影响,且在接触摩擦处理模式下影响相对较为复杂.

钻孔卸压防治冲击地压机理及影响因素分析

为了防止煤体冲击地压,基于冲击地压应力控制理论,研究了钻孔卸压防治煤体冲击地压机理,推导了钻孔卸压区的边界方程,分析了煤体性质、钻孔直径及应力环境对钻孔卸压区分布的影响。研究结果表明,钻孔形成的弱化带破坏了煤体承载结构,导致顶板岩层与煤体界面内摩擦角与黏聚力大幅降低,大幅降低了巷帮浅部煤体应力,破坏了其发生冲击地压的应力条件;随着煤体黏聚力及内摩擦角的减小、钻孔与工作面距离的减小,钻孔卸压区增大且边界形状由椭圆形变为"X"形;随着钻孔直径的增大,卸压区增大但其边界形状不变。采用该方法进行煤体冲击地压防治钻孔布置参数设计,钻孔卸压使煤柱浅部煤体应力大幅下降,且应力峰值区域向煤柱深部转移,破坏了煤体发生冲击地压的应力条件,从而防治煤体冲击地压的发生,取得了良好的卸压效果。

多因素耦合下冲击地压巷道贯通研究与实践

为加快金桥煤矿1304轨道顺槽掘进速度,重点研究了最大主应力、上覆岩层自重应力、遗留煤柱等多因素耦合下,1304轨道顺槽贯通期间的冲击危险性,设计了迎头“三花”布置预卸压孔,超前打通两迎头间煤柱的预卸压措施,有效降低了迎头煤柱应力集中程度,确保了1304轨道顺槽安全顺利贯通。