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。

《数值计算与计算机应用》2024年第45卷第3期摘要

夏青,余倩,李义宝。基于相场模型的3D打印设计-优化-仿真一体化研究[J].数值计算与计算机应用,189-236.摘要:制件设计(“数字化”),性能优化(“优化化”),工艺仿真(“仿真化”)是3D打印过程的三个重要模块。“数字化”是指将设计图纸/预加工实物,通过图像/视频/扫描等处理手段,转化为可编辑的数字化制件。“优化化”是指在数字化的制件上施加力学,热学等物理场约束,提高制件性能.“仿真化”是指根据优化化的制件模拟真实制造场景的物理工况,进行加工过程中的物理化学变化的数字仿真和李生建模仿真.本研究旨在介绍基于相场模型框架下的特定工艺3D打印设计-优化-仿真建模与算法研究.

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。

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.

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。

FLAC^(3D)分析中的初始应力场生成及在大型地下洞室群计算中的应用

介绍了采用FLAC^3D拉格朗日元法分析程序,通过对其初始地应力场生成方法的改进,对拟建的世界规模最大的溪洛渡水电站地下厂房洞室群进行了围岩稳定性分析。包括工程简介、用应力边界法快速生成初始应力场、数值模型的建立、施工方案的模拟以及主要结果。该成果对设计方案起到有力的支持和验证作用。

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.

高速公路软土地基沉降的FLAC^(3D)数值模拟

根据京津塘高速公路工程地质条件和处理方法建立模型,运用现场试验所获得的参数和FLAC3D程序对软土地基的变形进行了数值模拟,对地基沉降,尤其是路基表面沉降进行了分析．为了缩短沉降固结的计算时间,采用等效渗透系数,模拟结果与实际基本一致．

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。

基于Cart3D的全机数值模拟及并行计算

利用CFD商用软件Cart3D对亚声速飞行飞机的三维绕流流场进行了数值模拟以及并行计算,得到了飞机附近的流场,实现了此软件在高性能并行计算机上的并行;通过对比不同商用软件的计算结果,验证了用Cart3D软件进行数值模拟的有效性,为大规模科学工程计算提供了技术参照。

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。

基于Flac^(3D)的某矿山开采方案优选及应用

为保证某矿山安全、高效开采,根据该矿山矿体开采技术条件及矿岩物理力学性质,应用Flac^(3D)软件分别对4种开采方案不同采场结构参数进行数值模拟分析,结果表明:开采1235 m标高以上矿体时,采用采场矿房长40 m,矿房间留2 m连续间柱,顶、底柱2 m的采场结构参数效果最优;开采1235 m标高以下矿体时,采用充填采矿法最优;符合矿山“安全、高效、低成本、低贫损”的开采理念。研究成果可为该矿山的安全生产提供理论性指导。

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。

基于CASS与ANSYS的FLAC^(3D)非工作帮稳定数值模拟

目前,多数矿山采用FLAC3D进行边坡稳定数值模拟,然而在使用FLAC3D软件时,会发现建模比较困难,并浪费大量时间。结合工程实例,介绍CASS与ANSYS的FLAC3D非工作帮稳定性分析,进而分析3种软件在数值模拟中各自的作用,并分析边坡的稳定性。