基于FLAC^(3D)的复杂堆积体稳定性分析及其治理研究——以贵州都匀—安顺高速公路摆拢大桥堆积体为例

对于受三维空间分布的不利构造影响、多种地层错综分布的复杂堆积体,难以将其简化为简单结构的模型进行理论计算。为解决复杂堆积体的稳定性计算问题,利用FLAC^(3D)软件构建三维地质模型,根据贵州都匀—安顺高速公路摆拢大桥堆积体工程特性对其进行分区赋值、联合计算,对复杂堆积体的变形破坏机理和稳定性进行分析,并提出治理方案。结果表明:本文方法可以直观地模拟堆积体的变形破坏特点,数值模拟结果显示堆积体滑坡位移较大的区域分布在2区、3区,堆积体滑坡从2区向后牵引1区,形成整体滑移;提出的“路线局部绕避+工程支挡”的路线比选方案更加合理、有效、经济。研究结果可为复杂堆积体的稳定性分析和治理方案的制定提供参考。

经天路图-FLAC^(3D)接口程序研发

针对经天路图软件不能对多层状地质体的地基承载力进行快速分析的问题,基于3D WinForms控件Eyeshot,利用C#语言在Visual Studio 2019平台上研发了经天路图与地基承载力分析软件FLAC^(3D)之间的接口程序。研发中采用了三角网算法、多层状地质体可视化算法和网格优化算法等。所研发的接口程序具有图形化显示界面,能够从经天路图读取多层状地质体地形数据,并根据地质勘探数据对地质体分层,能够在ANSYS中自动建立有限元网格模型,基于FLAC^(3D)命令流自动完成网格模型读入与转换、材料属性和边界条件的定义等前处理工作并执行求解,能够自动导出常用分析结果并回传至经天路图。算例验证表明,采用接口程序对多层状地质体进行地基承载力分析,极大地提升了设计人员的工作效率。

基于FLAC^(3D)的延吉某工程边坡稳定性研究

边坡稳定性是边坡防治工程的关键技术问题,边坡的稳定性问题直接关系到人们的生命财产安全。本文以延吉市某建筑边坡为工程背景,通过现场调查及钻探资料、试验分析、数值模拟等手段,获取边坡岩土物理力学参数,运用FLAC^(3D)软件,采用摩尔-库伦本构模型对该边坡进行稳定性分析评价。选取两个典型剖面建立模型,模拟分析边坡仅在重力影响下的应力以及最大不平衡力变化情况。计算得出两个剖面的安全系数,分析每个剖面的X向应力云图、Z向位移云图与剪切应变增量图。通过对比得出边坡位移和应力变化趋势,确定边坡易发生失稳的区域并判断边坡是否需要治理。本文对延吉某边坡进行稳定性计算,探究其变形破坏机理,意为类似工程的稳定性分析和治理设计提供参考。

基于FLAC^(3D)的路堑边坡稳定性分析

【目的】道路切割坡体、暴雨和车辆荷载等条件会对路堑边坡的稳定性造成极大的影响。本研究以辉县市上八里镇回龙村张沟边坡为例,根据边坡所处的环境特征,分析其在不同工况影响下的变形特征及稳定性,为边坡的防治提供依据。【方法】使用FLAC^(3D)软件对边坡进行数值模拟,研究边坡在天然和暴雨条件下的变形和稳定性,并调用FLAC^(3D)内置的Fish函数对路堑边坡坡前道路车辆产生的动荷载进行模拟,对动荷载下滑坡体内部的变形特征进行分析。【结果】(1)边坡在天然和暴雨情况下的稳定性系数分别为1.9和1.186;(2)坡前公路动荷载峰值由1×10^(5)N增加为1×10^(6)N时,坡脚处水平最大应变值增大13.4%,后缘水平最大应变值增大13.2%。【结论】暴雨降低了岩土体的强度,直接破坏了边坡的稳定性,坡前竖直方向动荷载增加了坡体水平方向剪切带的连续性,但其对坡体最大应变量造成的影响较小。

基于FLAC^(3D)和概率积分法的公路下伏采空区变形影响分析与评价

某矿S3102工作面上方地表有市政二级公路,工作面开采造成部分路面下沉塌陷损毁。为了对公路损毁程度进行准确评估,分别用FLAC^(3D)数值模拟方法和概率积分法对地表移动变形进行预测计算,计算结果与实测数据进行对比分析。FLAC^(3D)数值模拟结果和概率积分法计算结果分别显示,公路地表最大下沉值分别为4979 mm和4880 mm,与实测公路地表最大下沉值4870 mm十分接近,最大误差在2%左右。研究结果表明,利用三维数值模拟软件模拟和概率积分法研究复杂采空区影响地表移动变形规律是可行的,能够较为准确地预测地表移动变形情况,可为采空区地表稳定性评估提供技术支持,供类似矿区道路塌陷预测研究借鉴。

基于FLAC^(3D)原理模拟斜井支护效果研究

【目的】斜井介于平港和竖井之间,结构受力具有一定的复杂性,因此研究斜井硐室开挖和支护的有效性和可行性尤为重要,有必要对斜井支护效果展开研究。【方法】采用FLAC^(3D)对斜井围岩变形及支护技术方案的应力场、位移场和塑性区的分布变化情况进行数值模拟分析。【结果】在斜井开挖过程中,未支护工况下城门型斜井拱腰、拱顶、拱脚及底板等三处是开挖围岩最不稳定区域。支护后的围岩应力场、位移场和塑性区的分布减少了较多,其中,拱顶下沉位移量从57 mm降至5.3 mm;拱腰处水平位移量从26.7 mm降至15.7 mm;底板水平位移量从11.3 mm降至7.14 mm。【结论】在支护工况下的围岩应力场、位移场和塑性区的分布得到了较好改善,对斜井围岩的位移变形、塑性区范围起到了显著的控制作用。

基于FLAC^(3D)下新型多盘土锚抗拔承载力分析

新型多盘土锚是采用新型偏心块旋转挤土扩孔装置进行多次扩孔,在地下结构中生成空腔,在预先钻成的孔中置入钢绞线,注入水泥砂浆,待水泥砂浆硬化得到。为研究该土锚抗拔特性,将等直径土锚作为对照组,运用FLAC^(3D)软件生成所需模型,随后对模型在不同拉力下的荷载与位移关系、荷载与轴力、荷载与锚盘承担荷载、荷载与侧摩阻力的关系进行分析。结果表明:相同大小、相同位置的荷载,在新型多盘土锚的极限抗拔承载力对比等直径土锚的极限抗拔承载力拉高了100%,新型多盘土锚的竖向位移小于等直径土锚的竖向位移。新型多盘土锚在达到极限抗拔力时,锚盘所承担的荷载达到了总荷载的36.576%。

基于FLAC^(3D)的露天矿山深部开采边坡稳定性研究

为研究复杂地质条件露天矿山深部开采整体边坡稳定性问题,根据现场钻孔数据和地质调查,依次通过犀牛软件建立复杂三维地质体模型、griddle软件对模型进行网格划分、导入FLAC^(3D)三维数值分析软件进行计算,最终得到矿山露天边坡的应力大小(最大拉应力为0.3 MPa)、位移量(最大位移量13 cm)、塑性区分布、剪应变增量,最小安全系数值等结果。通过对三维软件计算结果的逐个分析,得出该露天矿山深部开采边坡的稳定情况,Ⅰ区边坡稳定性略差,Ⅲ区的边坡稳定性最差,Ⅳ、Ⅴ区边坡稳定性好,该结论为矿山深部开采边坡监测划分重点区域和矿山安全生产提供理论依据和技术保障。

基于FLAC^(3D)的不同角度锚杆超前支护模拟及参数优化

锚杆作为一种有效支护措施,被广泛应用于隧道超前支护领域,超前锚杆设计及施作的好坏直接影响着隧道支护效果。基于FLAC^(3D)有限元软件,对0°~<50°不同角度分级锚杆进行了超前支护模拟,在揭露不同角度锚杆超前支护作用下隧道力学效应及其随锚杆角度变化规律的基础上,对支护角度进行了相关优化,最终确定出最佳支护角度。研究结果可为隧道超前支护设计、优化及施工提供理论支撑,具有一定指导意义。

基于FLAC^(3D)的露天矿采场边坡潜在滑移模式预测

针对胜利东二号露天煤矿采场南帮出现变形裂隙,为准确预测边坡潜在滑移模式,利用详尽地质条件信息,进行3Dmine-Rhino耦合建模,建立了南帮非均质真三维数值模拟模型;采用FLAC^(3D)软件进行计算,研究了南帮潜在滑移模式。结果表明:现状地表裂隙和底鼓位置与数值模拟结果基本一致,验证了该模拟的准确性;南帮潜在滑体破坏模式为以第三系底板为弱层的圆弧-弱层组合滑动,地表裂隙和底鼓位置均会向西发展。

贵州省都匀市大坪镇马寨村滑坡变形破坏机制及FLAC^(3D)稳定性评价

以贵州省都匀市大坪镇马寨村滑坡为例,采用地质调绘、高密度电法物探、钻探、土工试验等综合工程地质勘察方法,查明马寨滑坡形成的机制、滑坡体的结构和变形特征,并采用FLAC^(3D)数值模拟分析该滑坡体的稳定性,为下一步进行滑坡工程治理提供了可靠的依据,也为未来同类型的大型牵引式滑坡分析和治理提供借鉴。

基于FLAC^(3D)的煤矿工作面采前防治水安全性分析

以钱营孜煤矿西三采区为例,采用FLAC 3D软件进行回采后上覆岩层垮落带和导水裂隙带破坏特征模拟,预测导水裂隙带高度为43.45、45.60、45.40 m;垮落带高度分别为14.23、12.78、13.32 m;预测防砂煤柱高度为26.23,24.78,25.32 m,均小于实际煤岩柱留设高度44 m;工作面回采时顶板上覆岩层垮落带不会影响到“四含”,实测采后垮落带高度为12.13 m,导水裂隙带高度40.19 m,均小于预测数值与实际留设煤岩柱距离。表明W3233工作面在做好预测预警的前提下具备了留设防砂煤柱的条件。

基于3dxml格式的3DEXPERIENCE平台至FLAC^(3D)模型转换研究

为研究3DEXPERIENCE和FLAC^(3D)两款在不同领域作为设计工具的软件如何有效协同工作的问题,基于3dxml文件特征及网格模型生成技术,提出一种从几何模型至网格模型的转换方法。该方法包括对文件格式解析和数据结构进行映射,以保证3DEXPERIENCE平台模型中的几何形状和属性能够被正确存储;利用网格生成技术,生成了满足FLAC^(3D)仿真要求的网格模型,并编写自定义程序来完成转换功能。在实际应用中,分别以某水利工程大坝和大体积洞库为例,成功将3DEXPERIENCE平台的几何模型转换成FLAC^(3D)的网格模型。结果表明:该转换方法实现解析CAD几何模型、数据结构映射、生成四面体网格模型和文件保存等功能,完成3DEXPERIENCE平台至FLAC^(3D)模型的转换任务,从而简化水利工程设计及科学研究工作流程;与3DEXPERIENCE自有网格剖分程序相比,使用自编程序转换,可以在局部区域进行网格加密,使节点和单元数量增加了近5倍,更适合数值模拟计算。研究成果对CAD/CAE工具的协同工作以及提升水利工程设计工作效率具有重要的实用价值。

基于FLAC^(3D)的不同巷道断面选择的模拟分析

本文为研究在掘进相同宽高巷道时不同巷道断面形状的应力分布与位移变化,以某煤矿井底车场的辅助运输石门的最优巷道断面形状为例,运用软件FLAC^(3D)对矩形、圆形、拱形三种巷道进行数值模拟分析,进行模拟实验,对模拟试样进行循环加载实验,得出拱形巷道为最优选择,并设计三种支护方案进行支护参数优化,得出最佳支护方案为锚喷支护。

基于SURPAC的复杂地质体FLAC^(3D)模型生成技术

针对FLAC3D软件在复杂地质体模型构建及单元网格划分等前处理问题上存在的不直观、工作量大等不足,提出了一种新型的基于SURPAC软件的直观、快速的FLAC3D模型生成技术。在利用SURPAC软件构建地质体块体模型的基础上,将模型以数据文件的形式输出,然后对输出的数据文件运用ACCESS数据库进行处理,形成FLAC3D命令流,再将命令流调入FLAC3D软件中执行,从而实现了FLAC3D的直观、快速建模。该建模方法在广西大厂铜坑矿的空区稳定性分析建模中得到了实际应用,结果表明该方法是完全可行的和有效的。

基于SURPAC的FLAC^(3D)三维模型自动构建

为了将岩土工程分析软件FLAC3D在数值计算方面的独特优势和矿山工程软件SURPAC在三维建模方面的优势相结合.研究了2种软件单元数据之间的关系,提出数据之间的转换方法;采用Fortran语言编制了SURPAC-FLAC3D的接口程序,并通过某大型铁铜矿区建模实例说明程序实施的具体步骤.结果表明:提出的转换方法以及相应的接口程序能够实现SURPAC模型到FLAC3D模型的转换,使FLAC3D建模快捷化,拓展了FLAC3D和SURPAC的应用空间.

地震诱发滑坡复活机制的FLAC^(3D)数值模拟分析

地震是影响斜(边)坡、滑坡稳定性的主要因素之一。白龙江上某大型滑坡经顺层斜坡发生倾倒变形而成,天然状态下处于基本稳定状态,在"5.12″汶川地震作用下,该滑坡有整体复活迹象,其后缘周界形成了连续贯通的拉裂缝、错动台阶,尤其是滑坡下游区变形拉裂较明显。本文以该滑坡在地震作用下发生复活为例,在分析滑坡所处的区域地质条件的基础上,详细研究了滑坡的基本特征以及地震作用导致滑坡复活的现象、特征,然后利用FLAC3D软件内置动力分析模块对该滑坡复活机制进行了分析、研究。数值分析表明,地震作用下滑坡变形破坏受坡体形态的影响较显著,滑坡对地震波具有明显的放大效应;同一地震动条件下,滑坡体相对周边处于稳定状态基岩边坡对地震更为敏感。这较好地解释了"5.12″汶川地震作用下,该滑坡的复活原因。

高速公路下伏采空区剩余沉降量FLAC^(3D)计算方法

采空区剩余沉降量计算是确定采空区危害程度的一种定量方法,其可靠性、准确性和可操作性直接关系到采空区治理方案的选择与评价。根据采空区塌陷冒落带的力学特征,利用横波参数或瑞雷波参数与岩体静力学参数相类比,确定工程岩体参数评价指标。针对采空区冒落带当前特征,使用FLAC3D软件对高速公路下伏采空区剩余沉降量进行计算,并与当前几种采空区剩余沉降计算方法相比较,阐述其优越性。采空区治理后的实测数据表明:该计算方法准确可靠,可为高速公路下伏采空区剩余沉降定量计算提供一条新途径。

基于FLAC^3D强度折减法滑坡三维稳定性研究--以三峡库区白果树古滑坡群为例

利用FLAC3D的内置fish语言基于强度折剪法对其进行了二次开发,编制了滑坡体安全系数计算程序。结合工程实例,将这种方法应用于已知滑动面条件下的滑坡稳定性分析中,得到滑坡体天然状况下的二维、三维安全系数,同时对内摩擦角和粘聚力参数进行了敏感性分析,对比并分析了传统极限平衡法和FLAC3D强度折减法的计算结果,得出以下结论:①利用二维FLAC3D强度折减法计算的滑坡安全系数略高于传统极限平衡法;②利用三维FLAC3D强度折减法所得滑坡安全系数略高于二维FLAC3D的计算结果;③滑坡安全系数都是随着内摩擦角和粘聚力的增大而增大,其中内摩擦角和粘聚力的变化对三维FLAC3D强度折减法比二维求解安全系数影响更大一些。然后模拟了滑体在天然条件下处于极限平衡状态的滑动方向,并得出天然状况下滑坡整体基本稳定,仅滑坡后缘可能出现局部失稳的分析结果。同时探讨了三维FLAC3D模型建立过程中滑坡外围不动体及滑带以下基岩所取范围大小、网格剖分粗细程度对计算安全系数的影响。

FLAC^(3D)的露天矿边坡变形破坏数值模拟分析

针对露天矿边坡变形破坏严重影响露天矿安全生产的问题,采用数值模拟的方法,应用FLAC3D软件对宝日希勒露天矿南帮52剖面边坡的应力应变和位移变化进行了数值模拟分析,结果表明:南帮边坡失稳时,边坡变形失稳虽以剪切作用为主,拉伸破坏也相伴发生,坡顶起主要作用.坡体在自身重力与地应力影响下,内部发生以剪切为主的破坏,边坡整体的潜在破坏面形成,边坡坡脚处发生剪切破坏,最终形成"切层—顺层"式滑动.