基于FLAC^(3D)的某公路堆积型滑坡治理工程及数值模拟

以某公路滑坡为例,结合其工程地质条件和变形破坏特征,详细分析了其变形破坏原因,提出“抗滑桩+挡墙+削坡减载+锚索+排水沟”的滑坡工程治理措施,结合FLAC^(3D)数值模型,分析不同治理滑坡内部的受力及变形特征,对其治理方案和措施的有效性与适宜性开展全面的研究。研究成果对类似滑坡的工程治理提供一定的参考依据。

基于FLAC^(3D)煤层底板采动破坏规律的数值模拟

以大同盆地塔山煤矿为例,运用FLAC^(3D)有限差分软件,通过构建数值模型,分析了煤层随着工作面开采不断拓宽后底板受采动影响产生的应力变化和底板破坏分布规律。结果表明:随着工作面逐渐拓宽,底板破坏程度与范围逐渐增大;当工作面推进到一定距离时,破坏深度逐渐趋于稳定。

基于FLAC^(3D)对围岩试件开挖卸荷效应的数值模拟研究

为了探明隧道围岩在开挖卸荷条件下的变形及破坏特性,本文运用FLAC^(3D)建立天然砂岩围岩试件模型,在维持其他条件不变以开挖内径和初始围压两个因素为变量模拟了围岩试件开挖卸荷的过程,获得了开挖内径和初始围压对围岩卸荷变形和破坏特性的影响规律。结果表明:随着开挖内径的增加,围岩试件内外侧的位移都逐渐增大,围岩试件中部慢慢呈现沿卸荷方向向内凸的趋势。初始围压越大,卸荷结束点越靠后,即卸荷前围压越大,卸荷释放的能量越大,需更多的卸荷步,变形就越大。

基于强度折减法的高速公路煤系地层路堑高边坡FLAC^(3D)数值模拟分析

高速公路路堑边坡的稳定性对施工安全及施工进度存在重要的影响,而由于煤系地层特殊的物理及化学性质,其风化速度快且遇水极易软化,故煤系地层边坡相较于普通边坡具有较差的工程性质。本文基于强度折减法,利用FLAC^(3D)软件对武深高速公路广东段煤系地层路堑高边坡的开挖过程和支护过程进行了数值模拟,分析了三级坡面开挖及锚杆、框架梁支护前后边坡位移场以及剪切应变增量的变化,并分别计算了开挖前后及支护前后边坡的稳定性系数,为后续边坡的设计与施工提供了技术参考。

基于FLAC3D与无人机航测的全部垮落法采煤塌陷分析

内蒙古串草圪旦煤矿位于黄河中游上段,其全部垮落法采煤导致大面积塌陷,地表生态和环境问题频发。为研究采空区地表裂缝发育规律及塌陷应力与位移场演化特征以串草圪旦煤矿6102工作面为研究对象,利用无人机航测查清了地表裂缝分布范围及规律,构建了FLAC3D数值模型并计算分析了采空区围岩应力及位移变化,将分析结果与无人机航测结果进行了相互验证。结果表明:(1)塌陷主要以地裂缝为表现形式,主要分布于矿区西北部及中西部。工作面发育2类地裂缝,一类为弧形阶梯式裂缝群,呈平行分布且以间隔5~20 m出现,大部分形成阶梯式高度为15~130 cm的错台,裂缝以3°~5°的偏角垂直工作面推进方向发育;另一类为直线型边缘裂缝带,拉张破坏严重,平行工作面外围呈带状发育,少数可展布于工作面内部,最外围裂缝至工作面的距离分别为38,53 m。(2)由于地下煤层开挖,采空区顶板出现明显的“马鞍状”拉应力集中区,且随着开挖的推进地表集中区拉应力先增大后减小,最大值为0.181 MPa;(3)采空区顶部完全垮塌,地表垂直位移最大值在采空区正中间,最大值约5.5 m;地表水平位移最大值位于采空区煤柱正上方,最大值1.93 m。(4)数值模拟计算的沉降量、裂缝角与无人机航测数据基本一致。研究成果可为煤层开采带来的生态环境问题解决方案提供参考依据。

城仔山隧道机械化双侧壁导坑法数值模拟研究

侧壁导坑法已成为保障隧道开挖过程中控制地层位移和减小地表沉降的一种重要方法。论文利用FLAC 3D数值模拟软件模拟了分部开挖、超前支护施作、洞身支护施作等施工过程下的隧道掘进过程,研究了城仔山单洞4车道分离式隧道双侧壁导坑法工况下的施工安全性。

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.

基于FLAC^3D数值模拟的前后处理优化研究

FLAC3D在求解岩土工程问题方面具有许多优越性,但其在前处理(建模与网格划分)和后处理(图形结果输出)方面却存在着明显不足。对此,提出了首先利用具有强大图形与网格划分功能的ANSYS软件来实现复杂模型构建,然后通过相应程序将模型导入到FLAC3D中进行模拟计算,最后将计算结果导入到tecplot软件中进行后处理分析,用等值线来替代FLAC3D中的区域颜色,以实现结果的直观化操作流程。通过对某矿采场的建模和模拟计算,验证了该方法的优越性和可行性。

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。

Hoek-Brown强度准则在FLAC^(3D)数值模拟中的应用

为了弥补Mohr-Coulomb准则不能动态地反映岩体破坏时的力学性质的不足,克服其在工程模拟中的局限性,本文通过对比分析Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则,将Mohr-Coulomb中的内聚力和内摩擦角用Hoek-Brown中的内聚力和内摩擦角来代替,将Hoek-Brown强度准则应用于FLAC3D中,进行开采沉陷数值模拟.结合大柳塔1203综采工作面开采后的岩移观测资料,分别用Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则进行数值模拟,对比结果表明,Hoek-Brown准则更能反映实际的地表移动特征,这为FLAC3D更好地在工程中应用提供了很好的参考.

FLAC^(3D)在岩石变形局部化数值模拟中的应用

采用FLAC3D,对试样的尺寸效应、二块体地震模型、五块体地震模型和厚壁圆筒模型进行了变形局部化数值模拟研究。 所获得的模拟结果是合理的,可以在一定程度上解释自然灾害中的变形局部化现象。

水厂铁矿边坡开挖FLAC^(3D)数值模拟与分析

本文在地质环境资料调研、岩石力学试验和地应力测量等工作的基础上,以Mohr-Coulomb屈服准则为力学模型,采用FLAC3D三维有限差分方法,对首钢水厂铁矿Ⅳ工程地质区开挖过程中边坡岩体应力场、位移场、破坏场进行了数值模拟计算,并对模拟结果进行了系统分析,以指导矿山安全开采。

岩质边坡稳定性的FLAC^(3D)数值模拟分析

介绍了FLAC3D软件的基本原理及使用方法,并以德兴铜矿黄牛前岩质边坡为例,对整体边坡采用FLAC3D软件进行三维数值模拟稳定性分析,分析结果与实际相符合。

基于FLAC^(3D)的复合煤岩受载破裂数值模拟及试验研究

采用FLAC^(3D)对复合煤岩模型的单轴压缩破裂进行数值模拟及试验,研究复合煤岩受载破裂应力与应变关系变化规律。针对煤样厚度、复合煤岩组合比、煤层参数、顶底板岩性等参数,对复合煤岩模型进行加载仿真研究,仿真及试验结果表明:单一煤样模型随着高度的减小,应力应变曲线整体阶段存在尺寸效应;改变煤岩组合比例时,其抗压强度基本不变,随煤样比例增大,复合煤岩的整体弹性模量减小,整体刚度减小;单一改变复合煤岩的煤样参数时,随煤样弹性模量增大,复合煤岩的弹性模量越强,应力应变曲线峰值点越高,对应应变越小;单一改变顶底板岩性,对复合煤岩模型的应力应变曲线影响不大。试验结果和仿真结果变化趋势一致,表明所建模型具有一定正确性和适用性。

昭通铅锌矿采空区稳定性FLAC^(3D)数值模拟研究

昭通铅锌矿古采空区达60多万m3,空区形态复杂。由于古采空区未得到处理且矿区民采泛滥,矿区主矿体Ⅰ号矿带空区多次发生垮塌,并引发地表塌陷、山体开裂和井下采场垮塌等现象。采用FLAC3D快速拉格朗日差分分析方法对采空区稳定性进行了数值模拟,数值模拟结果表明,采空区顶板发生向下位移,围岩位移剧烈,引起地表变形大;采空区顶板处出现明显的竖直应力集中和水平应立集中,采空区周围塑性区延伸至地表。

FLAC^(3D)对土钉支护机理的数值模拟分析

结合工程实例,建立了土钉支护稳定性分析模型,选用FLAC3D进行数值模拟。通过模拟,揭示了无支护开挖与支护开挖过程中应力场和应变场的变化规律,进一步研究了土钉支护的作用机理和支护性能。数值模拟结论可以为支护设计与施工提供理论依据及参考设计值。

3D欧拉法和层流模型对水轮机转轮内部流场的数值模拟

3D欧拉法和层流解法都具有控制方程个数少 ,计算简单、省时的特点 ,均能够快速地在最优工况点附近得到合理的数值解 ,可以用于转轮叶片的初步的水力计算和其他湍流模型计算结果的校核。分别应用这 2种算法对一混流式水轮机转轮内部流体的三维流动进行了数值模拟 ,方程离散采用有限体积法 ,插值采用二阶迎风格式 ,压力 速度耦合采用SIMPLEC算法 ,计算了 3个典型工况 (最优工况、大流量工况和小流量工况 ) ,得到了转轮内部合理的速度分布和压力分布。最优工况点的效率计算值比试验值高 3 0 9个百分点 ,计算所需时间比标准k ε湍流模型少 30 %～ 4 0 %。

免共振沉桩过程对地表振动影响的FLAC^(3D)数值模拟

为研究免共振沉桩过程对地表振动影响,采用密度放大法以消除模型桩弹性模量过大对计算效率的影响,在有限差分软件FLAC^(3D)中建立了相应的连续振动沉桩模型,并和文献中的现场测试结果进行了比较,分析了激振力幅值和振动频率这两个施工参数对地表振动响应的影响。结果表明:密度放大法可有效提高数值模拟的计算效率,模拟沉桩7.0倍桩径(4.9 m)所需计算时间约为12.0 h,数值结果较好地模拟了现场测试中免共振沉桩的地表振动影响;激振力幅值和振动频率均主要对近场(水平距离为5.0倍桩径范围内)的地表振动有明显影响;临界沉桩深度与地表振动影响峰值相对应,该深度随水平距离先增大后趋于稳定;激振力幅值对临界沉桩深度的改变不明显,振动频率对远场临界沉桩深度则有较明显影响。

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。

明月山隧道施工力学响应FLAC^(3D)数值模拟

以忠垫高速公路明月山隧道为例,采用三维快速拉格朗日法,对公路隧道开挖与支护过程中的力学响应进行研究,获得隧道在动态分步开挖、分步支护的情况下围岩变形规律,同时比较隧道在无支护、初次支护2个不同工况下围岩塑性区的分布规律。