基于3DEC的地应力大小对泄洪洞爆破施工动态响应的影响研究

层状岩体结构面对水利建设中的地下洞室工程岩体爆破开挖影响较大。文章以福建省闽侯县溪源水库泄洪洞工程为例,利用离散元软件3DEC对爆破开挖过程中的动态响应进行数值模拟研究。研究结果表明:在施工中遭遇的高地应力洞段可以适当提高装药量进行岩体爆破。

薄层层状岩体三轴试验强度变化规律研究

围绕岩体开展的研究一直是世界各国讨论的焦点,而岩体的各向异性更是研究的热点与难点问题之一。以西成铁路为工程背景,针对层状岩体,围绕影响层状岩体强度的各因素展开敏感性分析。为更客观真实地模拟表现实际工程岩体的特性,通过离散元软件3DEC模拟不同围压下层状岩体三轴压缩实验,对炭质千枚岩夹板岩薄层各向异性层状岩体的固有强度关系进行研究,通过研究不同岩体内摩擦角及黏聚力、不同结构面内摩擦角及黏聚力等强度参数,综合得出岩体强度参数。从研究结果可以看出不同层理倾角下,岩体强度关系变化都大致呈现出U形;采用三角函数的形式对强度参数进行拟合,所得表达式总体上能够体现出各向异性岩体的固有强度关系。研究结果能够为数值模拟软件本构关系二次开发提供参考。

巷旁切顶对采场下位岩层垮落特征的影响机制

巷旁切顶打断了巷道与采场下位顶板的连续性,促进了采场顶板垮落形成碎石帮,深入研究切顶对采场下位岩层垮落特征的影响机制具有重要意义。对采场支架载荷进行了分析,并对上覆岩层建立了力学建模,明确了上覆岩层运动与典型位置采场支架载荷特征的关系。在此基础上,针对6个巷旁切顶的工作面,给出了典型位置支架的载荷数据,从而分析得到巷旁切顶对采场下位岩层垮落特征的影响机制。同时,建立了数值模型,分析了不同的切顶起始位置和下位顶板强度对下位岩层垮落特征的影响。结果表明,121工法的“垮落线”具有对称的弧形边界,110工法的“垮落线”在切顶侧向工作面充分移动,N00工法介于上述两者之间。此外,不同切顶起始位置和顶板强度条件下,切顶的作用效果存在差异。研究结果有利于进一步深化巷旁切顶对采场下位岩层垮落特征影响的认识。

基于通用椭圆盘模型及3DEC实现的节理岩质边坡稳定性分析

构建节理岩质边坡三维离散裂隙网络是目前研究岩体内部不连续面分布的常用方法。为克服基于传统Baecher圆盘和多边形模型构建边坡三维离散裂隙网络模型的不足,提出基于通用椭圆盘模型构建三维离散裂隙网络在3DEC软件中的实现方法,进而准确高效评估节理岩质边坡稳定性。同时,简要介绍通用椭圆盘模型的基本原理,包括多边形裂隙平面化、最优椭圆盘模型拟合和空间椭圆盘模型生成等。给出在3DEC软件中基于通用椭圆盘模型构建节理岩质边坡三维离散裂隙网络的流程。最后以某露天矿边坡为例,调查不连续面组椭圆盘特征参数(长短轴比和旋转角)对边坡稳定性的影响,对比通用椭圆盘模型与传统Baecher圆盘模型之间的差别。结果表明:提出方法有效避免了繁琐的fish语言编程与效率较低的3DEC软件内部建模过程,实现了在3DEC软件中快速基于通用椭圆盘模型构建三维离散裂隙网络及进行边坡稳定性分析,为高效评估三维复杂节理岩质边坡稳定性提供了一种重要的技术手段。此外,阐明了通用椭圆盘模型特征参数对边坡稳定性的影响规律,说明了在工程实际中运用通用椭圆盘模型构建边坡离散裂隙网络的必要性。

崩滑岩体对埋地管线横向冲击作用的数值模拟

采用离散元软件3DEC对高速下落岩体冲击地面、引起埋地管道动力响应的过程进行数值模拟,考察影响管道表面土压力和管道变形的主要因素。结果表明:冲击荷载作用下管道表面土压力分布非常不均匀,靠近管道顶部的区域是主要影响区,冲击作用面积是主要影响区范围的决定性因素;落体质量和冲击速度是影响管道表面最大土压力的主要因素,落体对管道表面土压力沿纵向的影响范围大致为冲击作用半径的2倍;落体速度相同时,落体质量对管道变形的影响比冲击作用面积更显著;增大管道埋深可以减小管道的冲击变形量;与采用较硬的黏土作为管沟填充料相比,无黏性砂填充时冲击荷载更容易引起管道发生较大变形。

复杂岩体边坡关键块体搜索及开挖支护

采用非接触摄影测量技术采集某高速公路工程边坡岩体的结构面信息,导入自行开发的GeoSMA-3D系统,建立该边坡三维数值模型,从几何学角度搜索出其关键块体.用三维离散元数值计算软件3DEC模拟该边坡工程的开挖过程以及锚索支护后的开挖过程.结果表明,本岩质边坡工程开挖后,引起岩体内部应力重分布,坡体有大范围的剪切塑性区,位移矢量、速度矢量大量集中在开挖面附近的节理上,矢量的方向偏向于临空面,并呈现逐渐增加趋势,整体稳定性较差,若不对边坡采取适当支护措施,必将发生边坡整体失稳破坏;在锚索支护后,边坡的潜在滑移面被控制,边坡整体处于稳定状态.

赵固二矿非对称底鼓破坏规律研究

针对赵固二矿采动巷道底板破坏严重的问题,以11060工作面轨道巷为研究对象,采用离散元模拟软件3DEC,结合现场实测、理论分析等方法,研究11060轨道巷在巷道掘进影响稳定阶段和采动阶段下底鼓破坏形态、应力场及位移场的差异。结果表明:受采动影响,赵固二矿深部采动巷道在高地应力作用下极易发生非对称底鼓,应力及位移场分布向采空区一侧偏移。

某水电站右坝肩倾倒变形边坡三维离散元数值分析

在地形、岩体结构、坡度、岩层倾角以及河流的作用下,澜沧江某水电站边坡已明显变形。鉴于边坡开挖后可能出现大变形问题,使用三维离散元数值计算软件建立相应的计算模型,对边坡开挖后的位移变形特征进行计算分析。结果表明,边坡开挖后浅表层岩体变形位移较大,可能产生剪切滑移破坏,对边坡稳定不利。