路基施工过程变形研究的FLAC3D数值模拟

对路基在施工过程中的变形特性进行数值模拟分析,研究在不同填土重度和不同填土回弹模量的条件下,路基中心处竖向沉降和路基坡脚处的水平侧向位移随路基填土高度的变化情况,在满足规范要求的条件下,尽可能的选用重度小的填土或提高路堤回弹模量,能够改善公路沉降变形.

矸石山边坡稳定特征的FLAC3D数值模拟分析

根据矸石山主要特征,采用Mohr-Coulomb非线性塑性本构关系建立了矸石山数值模型,利用FLAC3D软件,通过数值模拟方法,分析了矸石山边坡塑性区域特征,模拟了矸石山边坡的安全系数随坡度变化的规律。数值模拟结果表明:矸石山边坡坡面浅表会产生塑性变形区,并会发生局部坡面滑坍。数值模拟结果与矸石山实例滑坍情况相近。本文数值模拟分析结果对矸石山治理工程有一定指导意义。

基于FLAC3D数值模拟的预裂切顶成巷多参数合理性研究

切顶卸压无煤柱自成巷开采技术是以“切顶短臂梁[1]”理论为指导。顶板在自重和构造应力的作用下,沿定向预裂切缝卸压切落,自动形成巷道。确定合理的切顶基本参数[2]是顶板按照设计位置准确切落的关键。本文以四川某煤矿2315采煤工作面为研究对象,采用FLAC3D进行了不同的钻孔深度、钻孔角度、钻孔密度数值模拟研究,最终确定并验证切缝钻孔深度5.2m、切缝角度12°、切缝钻孔间距0.5m、钻孔直径为32mm等参数是合理有效的。研究成果对薄煤层的切顶参数设计有一定参考价值。

高速公路边坡稳定性的FLAC 3D数值模拟分析

结合工程实例,采用数值模拟的方法追溯模拟了边坡演变的过程,对动力荷载和无动力荷载作用下的边坡稳定性进行对比分析,并对边坡稳定性的总趋势和区域性特征做出评价和预测。

预制不同位置裂隙岩体在单轴加载过程的PFC2D数值模拟

在岩土工程领域中,岩体的稳定性关系到整个结构工程的安全。通过离散元模拟软件PFC2D模拟含裂隙岩体,建立一个包含不同位置,直径50cm,高100cm圆柱体试件二维模型,裂纹斜长l=30mm,裂纹尺寸为30mm×2mm,分别在模型上部、中间、下部位置设置预制裂隙,分析单轴加载情况下岩体的变形、破裂规律。结果表明:单轴加载时,从岩体内部破裂情况看,破坏形式主要是拉伸破坏,细观上看是由于岩体颗粒速度发生相对错动,从而发生拉伸破坏。岩体的破裂区集中在裂隙的尖端点部位,通过分析岩体的颗粒力链分布,从微观层面发现岩体破坏的主要形式及破裂原因。

裂隙岩体在单轴加载过程中变形、破裂规律的PFC2D数值模拟研究

运用离散元软件PFC2D模拟裂隙岩体,建立一个包含不同倾角、不同组数,宽度5cm、厚度1mm裂隙的10cm×10cm模型,分析单轴加载情况下岩体的变形、破裂规律。结果显示,在单轴加载情况下,随着倾角的增加,岩体的单轴抗压强度出现先减后增的趋势,且裂纹不断增多;随着裂隙的增多,单轴抗压强度逐渐减小。岩体的破裂区集中在裂隙的尖端点部位,以翼裂纹、次生共面裂纹和次生倾斜斜纹为主。通过分析破裂后岩体的颗粒速度分布,从微观层面发现岩体破坏的主要形式及破裂原因。

基于PFC2D数值模拟的煤体裂隙演化规律研究

为了研究煤体裂隙演化规律,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论分析了煤体延伸压力、裂隙延伸规律和裂隙延伸压力,得出研究工作面裂隙延伸和扩展以垂直方向位置为主,断层属于正断层类型,然后采用PFC 2D数值模拟,模拟分析了不同动压幅值下煤体裂隙演化规律和不同地应力下煤体裂隙演化规律。研究为煤层卸压增透提供了理论基础。

赵各庄矿急倾斜煤层群矸石充填开采FLAC 3D数值模拟分析

文中以开滦集团赵各庄矿急倾斜煤层群矸石充填开采为例,采用FLAC 3D数值模拟的方法分析了冒落开采和矸石充填开采两种方案采后岩层的移动与变形,得出了在赵各庄矿深部十三、十四水平急倾斜多煤层条件下采用矸石充填开采地表减沉效果明显,能够有效保护地表建筑物的结论,对赵各庄矿深部建筑物下开采具有一定指导意义。

板桩码头结构与土共同作用3D数值模拟分析

近年来,桩基础形式被广泛应用于港口工程中,桩土相互作用与码头的稳定性联系密切。但是,桩土相互作用问题具有较高的复杂性,且桩基础的成本非常高,因此,对桩土相互作用进行模拟分析十分必要,本文简单介绍了研究桩土作用的数值方法,并以京唐港32号的泊位项目为案例,阐述了基于遮帘式板桩码头的3D数值模拟分析方法,以期为码头结构的稳定性研究提供一定的参考资料。

煤岩组合体破坏过程RFPA^(2D)数值模拟

为研究不同组合条件下煤岩组合体的力学特性及破坏过程,使用RFPA^(2D)软件,采用位移加载方式,对不同倾角、围压下的煤岩组合体进行数值模拟,研究单轴和三轴条件下不同煤岩组合体的破坏机制,分析了围压、倾角对煤岩组合体强度的影响.研究表明:单轴压缩时煤岩组合体的强度接近煤体的单轴破坏强度.三轴压缩时煤岩组合体的强度随着倾角的增大先缓慢降低后迅速降低.围压越大组合体强度越高,但强度提高值随着围压的增大降低.煤岩组合体的内摩擦角随着倾角的增大减小,内聚力随着倾角的增大均先增大后减小.组合体单轴压缩破裂情况基本相同,破坏基元主要分布于煤体中,三轴压缩时组合体的破裂出现了3种情况.

锚杆支护吸能调控效应理论解析与数值模拟

为揭示锚杆的支护吸能调控效应及巷道围岩能量场分布规律,采用理论分析、数值模拟方法研究了锚杆支护巷道围岩能量分布特征。首先,采用经典的弹塑性理论及能量守恒定律,分析了支护巷道围岩弹性变形能、耗散能和外力功之间的关系,给出了锚杆吸能表达式;其次,基于有限差分FLAC3D软件及内嵌的Fish语言编程,开发了能量单元模块,模拟揭示了锚固体的预应力扩散和释能特性;再次,通过单元网格遍历循环的方式计算了巷道围岩中各岩体单元的能量,获得了巷道围岩总变形能、弹性变形能和耗散能的数值及分布特征;最后,揭示了开挖与锚杆支护条件下巷道围岩能量场分布规律,从能量调控角度确定了锚杆合理的长度、间排距等支护参数。研究结果表明:锚杆主要以提高围岩体力学参数及转化吸收能量的方式来调控巷道围岩能量场的分布和耗散特征;随着锚杆间排距缩小和锚杆长度增大,巷道围岩最大耗散能密度呈降低趋势。

不同开采矿层数目深部磷矿体地下开采矿压活动规律的FLAC^(3D)数值模拟研究

以云南磷化集团有限公司晋宁磷矿2号坑口北采区深部矿体为研究对象,通过FLAC3D数值模拟分析,对其深部矿体地下开采过程中,不同开采矿层数目条件下磷矿地下开采过程中采场顶板、围岩的稳定性及矿压活动规律进行系统研究。研究结果表明,1)沿矿体倾斜方向,采场覆岩矿山压力可划分为采空区前方原岩应力区、采空区前方支承压力增压区、采空区上方及附近区域的卸压区、采空区后方应力降压区、采空区后方应力稳定区、采空区后方支承压力增压区、采空区后方原岩应力区等七个区域,伴随着采场的开挖推进,上述七个区域发生复杂动态变化直至平衡;2)与单层矿开采相比,双层矿开采完毕后,采场覆岩矿压显现特征更为明显,但矿压活动整体上趋于缓和。相关结果可为云南磷化集团有限公司所属矿山及类似条件的磷矿山地下开采工程提供一定的参考依据。

基于有限元RFPA^(2D)数值模拟对上行开采可行性研究与应用

慈林山煤矿分上下可采煤层9号煤层和15号煤层,目前15号煤层局部已采完,造成上覆岩层产生移动,对上部9号煤层有一定的影响。为分析9号煤层的开采可行性,以慈林山煤矿的15号煤层为工程背景,采用RFPA^(2D)数值试验系统,建立15号煤开采的数值计算模型,动态分析15号煤层开采过程中上覆岩层及采煤面前后方上覆岩层破坏规律,得出9号煤层处于15号煤层裂隙带与弯曲下沉带的交界处的结论,分析认为9号煤层在15号煤层开采稳定后,可以进行开采,最终得出可以对9号煤层正常进行开采,并进行了工业性实践。通过对9号煤层正常开采时的超前压力数据进行监测分析,表明该围岩压力满足矿井的正常生产需要。

不同倾角深部矿体地下开采矿压活动规律的FLAC^(3D)数值模拟研究

以云南磷化集团有限公司晋宁磷矿2号坑口北采区深部矿体为研究对象,通过FLAC3D数值分析计算,对其深部矿体地下开采过程中,不同倾角条件下采场顶板、围岩的稳定性及矿压活动规律,采场覆岩的采动破坏特征及移动规律进行了系统研究。研究结果表明:磷矿地下开采后,原岩应力场将重新调整分布,随着矿体倾角增大,同样的开挖空间范围下,采场覆岩卸载与集中区域的整体范围变小,矿压活动整体上趋于缓和,相关结果可为云南磷化集团有限公司类似条件的磷矿山地下开采工程提供参考。

桂林素填土地基沉降变形及数值模拟研究

素填土地基被扰动后存在一定的土体工程应用缺陷性,结合桂林市恭城县某工程实例,采用理论公式计算法、实际观测、FLAC3D数值模拟三种方法对素填土地基沉降进行研究,研究表明:理论计算值较大,数值模拟值次之,数值模拟与实际观测沉降量值接近,误差较小,可较好地预测素填土地基沉降变化规律。

区段煤柱留设合理宽度FLAC^(3D)数值模拟研究

本文以河北某矿6#煤实际开采情况为背景,通过采用FLAC^(3D)数值模拟方法对留设不同宽度区段煤柱时,煤柱内应力和位移分布、煤柱宽度与巷道围岩稳定性进行了分析,得出了工作面间需留设合理煤柱宽度范围,在此基础上,结合矿井实际情况,确定采用留设6m区段煤柱方案,并进行了工业性试验。通过观测发现随着工作面的不断回采,巷道围岩先后经历无采动影响阶段、采动影响阶段以及采动影响剧烈三个阶段,巷道围岩处于可控范围之内,满足生产要求,这与按经验需留设15m区段煤柱相比,减少了煤炭损失,提高了采出率,同时本文的研究对类似条件下区段护巷煤柱的留设具有指导和借鉴意义。

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FLAC^(3D)数值模拟的巷道围岩稳定性及支护参数设计研究

为了巷道支护设计的合理性,确保矿井的安全生产,采用理论分析和FLAC3D数值模拟对巷道围岩稳定性进行分析,利用悬吊理论、压力拱理论对巷道的预紧力、间排距等支护参数进行了校核,得出锚索的支护强度满足支护要求;然后利用模拟分析,对不同的锚杆长度和排距进行分析,研究从围岩应力、巷道断面收缩率以及塑性区分布进行分析对比,研究得出,锚杆的最优长度为2.0 m,锚杆最优的排距为0.8 m,研究为类似地质条件下巷道的支护设计提供一定借鉴意义。

基于FLAC^(3D)数值模拟的钻孔变形特征及围岩稳定性研究

为了对钻孔变形特征及围岩稳定性进行研究,采用FLAC3D数值模拟软件,建立了卸压开采数值模型,采用多维耦合数值模拟方法,研究了开采煤层顶板垂直应力随工作面推进的运移规律以及钻孔的挤压安全系数分布规律和剪切滑移量分布规律,分析了钻孔破坏的影响特征。研究得出:随着工作面的开采,上覆煤层产生了同步的位移,且岩层移动范围比下层煤开采范围大;随着开孔位置距离煤层顶板的偏移,当钻孔避开了顶板5～11 m挤压失稳区,钻孔挤压破坏危险区域也相对随之缩小,提高了钻孔开孔位置高度,有效减少了钻孔危险区范围。研究为钻孔的合理布置提供技术支持。

基于FLAC^(3D)数值模拟设计巷道支护参数

针对小型构造发育、岩层破碎地质条件,设计巷道锚杆支护参数。研究表明,开挖巷道会导致巷道围岩在一定范围内产生极限平衡区,控制围岩体在还没有完全破裂之前,可以通过调整巷道围岩的变形使围岩体维持稳定和平衡。本文通过理论计算,得出的极限平衡区塑性半径是发生弹塑性变形的极限距离,根据变形位移与支护反力呈反比得出合理的支护时机。在此基础上计算出支护参数,运用FLAC^(3D)数值模拟理论计算得到支护参数,再通过现场实践进行巷道围岩矿压监测,验证了设计的支护参数是合理有效的。最后,设计出适合地质条件的支护参数。