基于DIMINE块段模型创建Flac3D模型的方法研究

Flac3D软件在矿业工程领域边坡稳定性分析、采场结构稳定性分析等方面用途广泛,但存在复杂模型创建困难、处理工作量大的问题。为此提出一种基于DIMINE块段模型创建Flac3D模型的方法:1)采用DIMINE三维矿业软件创建复杂真三维模型;2)建立块段模型;3)对模型进行属性赋值;4)导出为Excel文件;5)编写Flac3D建模代码程序。通过云南某矿山案例,建立地形模型、矿体模型,并进行地应力赋值,表明该模型可以用来进行Flac3D软件数值计算,验证了采用DIMINE块段模型创建Flac3D模型的方法具有可行性。

基于GOCAD的复杂地质体FLAC^(3D)模型生成技术

鉴于FLAC3D难以建立复杂三维地质体的缺陷和GOCAD强大的地质建模能力,本文提出了基于GOCAD软件建模和划分网格,并通过GOCAD与FLAC3D的接口程序,将其导入FLAC3D的复杂三维地质体建模方法,从而实现了复杂地质体FLAC3D模型的直观、快速建模。该建模方法在郴宁高速公路某软土地基斜坡高填路堤建模中得到了实际应用,结果表明该方法是完全可行和有效的。

边坡变形FLAC3D模型的预测研究与应用——以贵州省道坪镇火闹山边坡为例

边坡岩土体受到持续强降雨的影响,原有的平衡状态被打破,进而产生变形。因此,根据边坡的变形规律,预测其发生发展的趋势,有重要的实际意义。本文以贵州省道坪镇火闹山边坡工程项目为研究对象,对边坡岩体的物理、力学参数等指标进行分析,采用FLAC3D软件建立三维模型,对不同状态下的边坡变形情况进行数字模拟。研究结果表明,在边坡初始变形到边坡失稳阶段,建立的模型与实际监测结果反映的变化规律是相符合的,达到对边坡变形的预测要求。

基于FLAC的路基边坡稳定性分析

科学准确的边坡稳定性分析是路基边坡防治加固的重要决策依据,针对传统路基边坡稳定性分析方法存在误差大、效率低下等弊端,本文梳理总结了提高路基边坡稳定性分析结果精确性的技术要点,基于FLAC仿真软件从主应力云图、位移云图和稳定性系数三个方面对构建的高边坡仿真模型进行了计算与分析,据此系统评估了边坡稳定性,为路基边坡防治加固提供借鉴与参考。

工作面过老巷受力变形数值模拟研究

以工作面过老巷为研究对象,采用FLAC3D数值模拟,分析回采对老巷的位移与应力影响程度。研究结果表明:(1)当工作面推进至距离老巷90m范围外,老巷应力位移变化极小;距离老巷90m范围内,变形速率陡增。(2)工作面过老巷期间,老巷(主巷与煤房)两帮位移量由小于顶底板位移量转为大于顶底板位移量,老巷围岩变形主控因素由地应力转为工作面动压。(3)靠近工作面一侧煤房所受的围岩变形大于远离工作面一侧的煤房,需将靠近工作面一侧的煤房的支护进行加固。(4)进行了工程实测,验证了模拟的准确性;模拟方法可为同条件开采提供参考。

基于无人机摄影测量的露天矿边坡数值模拟

数值模拟是露天矿山边坡稳定性分析的常用方法,边坡模型构建是数值模拟的基础,地形测量的准确性对于边坡稳定性分析精度具有十分重要的影响。近年来,低空低速小型无人机(UAV)被广泛应用于地质调查中,为复杂条件下地形快速测量提供了一种可行的方法。针对露天矿山边坡坡形更新快、地形复杂、人工测量困难的情况,采用搭载单镜头小型无人机,对露天矿山边坡进行低空摄影测量,并通过飞行试验,对比研究了无人机搭载镜头旋转角度对边坡测量精度的影响,最终得到高精度边坡数字高程模型(DEM),并通过Surfer、Rhino等软件转化为三维FLAC模型,实现从无人机测量到三维数值模型的快速建立。得到以下可供参考的研究结论:在目标边坡坡度小于45°时,无人机搭载镜头旋转角度不同对边坡测量精度有较大影响,当镜头旋转角度介于70°~90°时,获得的测量精度较高;与人工测量相比,无人机摄影测量获得的边坡坡形更符合真实边坡实际坡型;无人机航拍照片经过PhotoScan、Surfer、Rhino等软件的转化,能够快速建立三维数值模型,并获得更好的数值模拟计算结果,满足边坡稳定性分析需要。

锈蚀对海底隧道锚固支护结构加固性能的影响

根据前人的理论研究及试验成果,基于FLAC3D锚固模型及有限元强度折减思想,探讨了加筋锈蚀对锚固支护结构加固性能劣化的影响.结果表明:随着锚杆锈蚀程度的提高,围岩加锚区变形及围岩塑性区面积增大,其中锈蚀对隧道起拱线处的收敛变形影响明显,位移锈蚀影响度最大可达56.7%;锈蚀降低了锚固注浆体的粘结力和锚杆强度,且锈蚀对锚固注浆体粘结作用劣化的影响大于对锚杆强度劣化的影响,围岩锚杆最大轴应力锈蚀影响度最大为11.6%,锚固注浆体最大剪应力锈蚀影响度最大达18.6%.研究结果可为分析海底隧道锚固支护结构的锈蚀劣化提供一定的参考.

管状地下结构对软土场地浅埋筏式基础震陷影响规律模拟研究

为探究软土场地内管状地下结构对浅埋筏形基础震陷的影响规律,基于FLAC3D有限差分分析平台及振动软化模型建立了筏式浅基础软土震陷分析方法,通过对比1976年唐山地震中天津塘沽新港地区典型房屋基础的软土震陷震害模拟值结果与实测值验证了该方法的合理性。建模分析不同埋藏条件和截面尺寸的方形(为例)截面管状地下结构对筏式浅基础结构震陷影响规律。研究指出,管状地下结构对自重较轻上部结构的基础震陷的影响更加显著,影响厂房类结构的设计与建造;震陷随着管状地下结构截面相对尺寸的增大而减小,超过地基宽度后会趋于稳定;震陷随着管状地下结构埋藏深度的增加而增加,最终会趋于没有地下结构的结果;震陷随着管状地下结构与房屋埋设距离的增加先增大后减小;从震陷控制角度,管状地下结构选线需要控制与既有建筑的距离。

考虑围岩性质劣化的深埋软弱隧道破坏机理数值模拟研究

介绍劣化损伤本构模型在FLAC3D中的二次开发流程以及本构模型中软弱围岩力学参数的选取原则。然后利用FLAC3D劣化损伤本构模型对高速铁路客运专线双线深埋隧道(Ⅳ、Ⅴ级别围岩)损伤破坏机理进行数值模拟研究,分析围岩应力场特征从而确定压力拱边界,在此基础上说明深埋隧道围岩受力分区特点;接着对埋深、侧压力系数、围岩级别对受力分区的影响进行数值模拟研究。研究结果表明:FLAC3D劣化损伤模型可以描述深埋隧道开挖损伤区域的损伤程度,揭示深埋隧道破坏机理即深埋洞室围岩稳定性丧失的区域集中在沿最小主应力方向的"楔形"区内;深埋隧道开挖后受力分区:由隧道洞壁往外依次为劣化损伤严重区-压力拱拱体-原岩应力区;埋深、侧压力系数、围岩级别对隧道围岩受力分区范围有很大的影响。

碎石土边坡石灰改良与桩锚护坡稳定性数值分析

将生石灰粉与西藏邦铺矿区中所采取的碎石土混合,分别制成灰土比为3%,5%,7%和9%的改良碎石土,进行大型直接剪切试验,研究石灰改良碎石土的剪切强度特性和改良效果。试验发现:在碎石土中掺入石灰降低了土样的含水率、增大了土样的咬合摩擦和黏聚强度,从而增大碎石土的强度;掺量9%石灰改良碎石土效果最为明显。最后结合室内试验结果与理论公式,采用FLAC3D建立的数值模型分析西藏邦铺矿区北东部剖面碎石土边坡在石灰改良碎石土层、锚杆护坡、抗滑桩护坡及以上方法联合护坡的治理效果。结果表明:石灰改良碎石土层、锚杆加固、抗滑桩联合护坡后,最大水平位移明显变小,没有贯通的塑性区,且有效地减小了下滑力,联合护坡方法较前3种单独采取某种方法时能更有效治理边坡。

门头沟二斜井滑坡机制研究及稳定性分析

通过对滑坡体进行工程地质调查测绘以及钻探等手段,结合现场施工环境因素,分析研究滑坡发生机制;采用FLAC3D建立计算模型,对边坡稳定性进行定量分析,同时反演最优设计参数值。经分析,门头沟二斜井发生滑坡的直接原因为在顺层基岩边坡进行切坡及削坡角作业,形成坡脚临空面,同时未及时做支护,致使岩体抗剪强度降低,加之基岩层中存在的顺层软弱结构面在地表水的作用下,致使上覆岩体沿软弱面滑动,形成滑坡。通过FLAC3D分析计算得出,在天然工况下,边坡的稳定系数为0.96,暴雨工况下,边坡的稳定系数为0.68,边坡均处于不稳定状态。边坡的最大位移位于边坡中下部,表现为明显的顺层滑动,坡体出现明显的塑性贯通区。

粉质黏土边坡稳定性分析研究

粉质黏土广泛分部于我国西北地区,这种土遇水极易发生软化崩解,在该种土质中修建水利工程存在边坡稳定性问题,因此有必要开展相关分析研究。采用刚体极限平衡法,对西北某地粉质黏土边坡进行稳定性分析,同时应用FLAC3D数值模型分析了暴雨工况下边坡变形情况。研究表明,在正常情况下,该边坡稳定性较高。但在暴雨工况下,粉质黏土遇水后抗剪强度减小,边坡稳定性降低,有滑坡危险,并针对该情况给出了合理的加固措施。

松散煤层回采巷道顶板围岩控制技术与应用

为了有效解决玉溪煤矿1301工作面辅运巷围岩变形量大,支护困难等问题,采用煤层顶板钻孔窥视及FLAC数值模拟,对原岩应力作用下的松散煤层巷道变形破坏特征和机理进行了研究,提出“网格型”联合补强支护。通过一系列实验数据和实践证明该支护方式的应用效果,成功解决了1301工作面辅运巷支护难题,取得了良好的社会经济效益。

底抽巷快速掘进支护关键参数研究

文章以李村煤矿3301进风底抽巷快速掘进为研究背景,利用FLAC3D软件数值模拟的方法,对在1 m、1.5 m、2 m、2.5 m、3 m与3.5 m不同空顶距条件下巷道顶板应力影响规律、位移特征及锚杆、锚索在不同间排距下的预应力场进行研究,得出合理空顶距为3 m。锚杆间排距采用900 mm×1 500 mm布置、锚索间排距采用2 400 mm×3 000 mm及2-1-2布置方式,提出"掘二支二"的掘进工艺,现场实际应用结果表明,巷道围岩得到有效控制,掘进效率明显提高。

边坡土体变形和剪切带形成机制室内试验与数值模拟研究

以砂土边坡为研究对象,建立室内试验模型,并采用图像采集和分析技术获取土体变形过程。同时基于有限差分软件FLAC3D建立滑坡三维模型,分析边坡内部剪切带和变形破坏机制。结合室内模型试验和数值模拟结果,分析了边坡剖面、剪切带(滑动面)处土颗粒位移场分布后发现:当土体完全失稳失去承载能力时剪切带完全贯通,滑移体内土体向下加速滑动;土体破坏失稳以后,边坡出现由坡顶贯通至坡趾上方的滑动面,滑动面上部接近圆弧状,下部水平呈直线型;随着加载的持续,土体受影响的范围增大的同时,位移也越来越大;剪应变云图可以直观地观察到剪切带贯通形成圆弧滑动面的过程,并且随着加载的持续,出现明显剪应变的区域由坡顶向下发展,剪应变主要集中在剪切带区域;边坡受载时边坡内部测点均经历土压力缓慢增大、快速增大、下降后趋于稳定3个阶段,以受荷面中心点向水平、竖直2个方向,土压力逐渐减小。

煤巷锚杆支护技术参数优化及经济效益比较

介绍华泓煤业公司9+10号煤层进风平巷锚杆支护方案的优化确定,并对方案前后经济效益进行比较,为同等条件下的巷道支护提供了有益参考。

大断面矩形煤巷顶板支护模拟优化设计

根据店坪煤矿8-9煤层合并区煤层顶底板抗拉、抗剪强度,结合该矿早期该区域大断面矩形煤巷支护参数,预设计10种顶板支护方案,并建立FLAC3D有限差法模型进行模拟。模拟结果表明,锚杆间、排距对顶板下沉量影响较大,而锚索长度及其间、排距对下沉量和应力集中影响小。采用3种锚杆间、排距进行分段支护并监测,确定该矿大断面矩形煤巷支护的锚杆间、排距为1.5 m×1.5 m,锚索长度及其间、排距为6 m×2.2 m×4.8 m。

盾构隧道下穿改建桥梁对桩基的影响分析

以杭州地铁6号线为工程依托,采用FLAC 3D有限差分软件对地铁隧道下穿改建后公路桥梁工况进行了数值模拟。分析了桩基竖向及水平方向变形,并提出了提高施工稳定性的方案。其主要结论如下:(1)桩基竖向会产生上浮及沉降2种变形,最大值分别为9.72 mm,–2.24 mm,均小于施工限值12 mm;(2)桩基水平位移最大值出现在开挖隧道所在平面及淤泥质粉土与粉质粘土交界一定范围内;(3)有桩台的原址基桩顶几乎不产生水平位移;(4)可采用降低施工速度,增加注浆压力及采用同步注浆方法提高施工稳定性。

盾构隧道近接下穿铁路路基施工控制技术研究

该文依托杭州地铁6号线工程,建立盾构隧道近接下穿铁路路基的有限差分数值模型,对比分析了有无地层加固条件下隧道施工对路基的位移变形影响。主要结论如下:(1)未采用地层加固方案时,盾构隧道下穿施工会使路基面产生沉降,路基边缘产生隆起,沉降值与隆起值分别超过了施工限值261.4%、79.2%;(2)路基面沉降及路基边缘隆起值随着盾构隧道施工增长速率不断增大;(3)先行线的地表沉降明显小于后行线地表沉降;(4)注浆加固及旋喷桩加固对铁路路基沉降具有良好的控制效果,平均沉降减少了91.13%,平均隆起减少了95.73%。

晋华宫矿11号煤层皮带巷支护设计优化

以晋华宫矿11号煤层307盘区皮带巷为研究对象,采用顶板岩样实验、现场监测、FLAC3D计算模型进行数值分析,优化11号煤层307盘区皮带巷的巷道支护设计,通过优化支护现场工业性试验和矿压监测论证,采用优化支护后的方案,支护费用节省21%。