基于FLAC 3D数值模拟的巷道支护优化设计研究

以大隆矿二水平S1E-1303运顺为研究对象,结合大隆矿历年来支护设计类型和国内外先进支护技术方案,采用FLAC 3D 5。0建立数值模拟模型,分析其巷道稳定情况;对深部动压影响区、构造压力带、软岩破碎带等特殊地质情况分析,对历年来常规支护设计方案的模拟及优化,优化形成的支护设计方案,有效地控制顶板下沉,使巷道围岩能最大限度地发挥自身承载作用,可以减少锚杆2500根/千米及配套树脂药卷等,具有较好的经济效益,可在今后的工程中推广采用。

基于FLAC3D的某水电站岩体倾倒变形过程数值模拟研究

我国西南高山峡谷地区地质作用强烈,倾倒变形岩体广泛发育,基于拉格朗日有限差分法的FLAC3D软件可对岩体倾倒变形过程进行数值模拟研究。建立了流变模型对澜沧江上游某在建水电站的一处倾倒变形体进行了研究,结果表明,在岩体自重和卸荷应力的长久作用下,库区陡立岩层会朝向临空位置发生倾倒变形破坏。这是一个长期的流变破坏过程。倾倒变形仅发育在边坡的浅表层,深部的岩体未发生倾倒,浅表层底部的岩层弯曲最为强烈,这些部位的岩层将最先发生折断,若折断面贯通,极有可能导致倾倒体整体垮塌滑动引发滑坡等灾害。在水电站建设中要着重考虑对倾倒变形程度严重的坡体进行支护,防止发生大规模的失稳破坏。

基于FLAC3D的深基坑开挖过程地表沉降及围护结构受力数值模拟研究

为了掌握基坑工程支护开挖中地表沉降及围护结构受力情况,以苏州市某商业建筑深基坑工程为背景,基于FLAC3D有限差分软件,对基坑支护开挖全过程进行了数值模拟计算分析。数值计算结果显示:在桩、挡墙开挖成孔过程中,由于突然卸荷,地层向孔内发生变形,有塌孔的风险;当桩、挡墙开挖与浇筑过程中,基坑外围5m范围内的地层沉降比较明显。基坑内开挖也出现5m范围内离基坑越近变形越小,5m范围以外离基坑越远变形越小。分层开挖厚度越大,地表沉降越明显。

FLAC3D数值模拟在路基施工中的应用

为找出路基施工过程中的变形影响因素,运用FLAC3D软件进行数值模拟分析路基中心和坡脚的变形,研究在不同填土干密度、弹性模量和泊松比的条件下,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.研究结果表明:对沉降影响因素排序为干密度>弹性模量>泊松比,而对侧向位移的变化很小可以忽略不计.因此在满足规范要求的条件下,尽可能的选用干密度小的填土或提高路堤弹性模量,能够改善公路沉降变形.

FLAC3D数值模拟的边坡稳定性

为确保露天矿安全生产,避免因非工作帮滑坡所造成的巨大经济损失,对非工作帮边坡稳定性进行分析和评价.采用FLAC3D建立边坡数值模型,基于强度折减理论对边坡的稳定性进行数值模拟.研究其应力和位移分布特征,变形破坏和塑性区分布特征,揭示滑坡机理,验证极限平衡法的准确性.以第4勘探线中的H12钻孔作为基础的模型H12,得出其安全系数为1.263 01,大于采场边坡安全储备系数1.10,边坡稳定性良好.为提出合理边坡治理措施提供依据.

爆炸荷载作用下岩体振动特性的DE-FLAC^(3D)数值模拟方法

针对岩体爆炸数值模拟中爆炸荷载参数与岩体振动阻尼参数等计算参数难以确定的问题,将具有收敛速度快、易于实现和全局寻优能力强等优点的差分进化算法(differential evolution,DE)算法融入三维快速拉格朗日差分法(FLAC3D)岩土工程数值计算程序,提出了爆炸荷载作用下岩体振动特性的DE-FLAC3D数值模拟方法.该方法从爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数的随机值出发,以岩体质点振动速度随时间变化过程的数值计算值与现场实测值的误差作为适应度,利用DE算法规则实现爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数耦合模式的合理进化,进而实现计算参数的快速自适应辨识.龙滩水电站地下厂房爆炸开挖振动试验数值模拟研究结果表明,该方法是可行的,显著提高了岩体爆炸效应数值模拟结果的精度.

磷矿地下开采地压规律的FLAC^(3D)数值模拟

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工程背景,通过FLAC3D数值计算工具,对不同矿体厚度下深部磷矿体地下开采过程中采场、围岩的稳定性及地压活动规律进行研究。数值计算结果表明:①矿体采出后,采空区上覆岩体的自重力向周边新的支承矿壁点转移,在采空区上方形成卸压带;同时在其前方与后方两侧矿壁附近形成支承压力增压带。随着采场向前推进,超前支承压力随之前移,采场覆岩受采动影响的范围也在不断扩大。②倾斜条件下,矿体开挖后所形成的采空区上部覆岩与下部覆岩应力状态是非均匀、非对称的,整体上采场上部矿压显现程度比下部明显。③随着开采矿层厚度的增加,矿体开挖形成采矿区后,采场覆岩受采动影响的范围更大,而矿压显现的程度则减弱。采空区前方支承压力区域最大应力集中系数减小,塑性区范围增大。

基于FLAC^(3D)的粉砂岩压缩蠕变试验数值模拟研究

基于FLAC3D,建立粉砂岩单轴压缩蠕变数值试验模型,调用自定义本构模型进行单轴蠕变数值模拟试验研究,探讨单轴压缩条件下不同应力水平粉砂岩蠕变特性。数值模拟试验表明,无论是应变量值还是蠕变整体变化趋势,数值模拟的结果均与室内蠕变试验结果十分相近,反映了所建立的数值分析模型和自定义本构模型开发的正确性和适应性。分析还表明,试件顶部的瞬时应变和蠕变均较试件底部明显,反映应力由上至下的传递过程。试件形状改变对轴向蠕变影响很小,而对径向蠕变的影响极为明显;同等条件下,长方体试件的径向蠕变明显大于圆柱体试件。试件的直径和高度的变化对轴向蠕变、径向蠕变影响均很小。所获结论对室内岩土蠕变试验有较好的指导意义。

基于FLAC^(3D)群桩侧向动力特性试验与数值模拟对比研究

地震作用下的桩基动力响应问题一直是土动力学和岩土工程抗震领域研究的热点。本文主要基于液化砂土中3×3群桩振动台试验,采用目前常用的大型有限差分软件FLAC^(3D)进行数值模拟研究,将模拟结果与试验分析结果进行对比研究。工况包括:不同峰值加速度的正弦波和El Centro波分别输入下的群桩在干砂和饱和砂土中的侧向动力响应特性,主要对基底台面、桩头承台的加速度与位移时程关系曲线进行对比分析。研究结果表明:随着正弦波峰值加速度输入的增加,群桩横向动力响应明显,尤其是当加速度为0.15 g时砂土发生液化,反应达到最大,数值模拟结果与试验吻合较好。地震波输入工况下也可以得到类似的结论,其中干砂与液化砂土的承台加速度、位移相对台面的均有所放大,但放大倍数不同。

基于FLAC3D的斜入射地震波作用的数值模拟方法研究

地震动输入是进行土层场地或土-结构相互作用体系地震反应分析的重要一步。通过波场分解,将人工边界上的波动场分解为自由波场和散射波场,其中人工边界上的自由波场根据波在自由表面的反射理论求得,散射波场由黏性人工边界直接吸收,进而在人工边界上施加等效荷载实现斜入射地震波作用的输入。借助MATLAB辅助计算程序和FLAC3D的前后处理功能,进行不同角度(0°和30°)入射条件下SV波作用的时域数值模拟计算,数值解和理论解吻合较好。算例表明,采用黏性人工边界和等效荷载输入方法具有较高的计算精度,建立的数值模拟方法为土层场地和土-结构动力相互作用在地震波斜入射下的反应分析提供了简单易行的计算途径。

基于FLAC3D成矿过程数值模拟:以南泥湖钼矿床为例

南泥湖钼矿床是一个斑岩-矽卡岩二位一体的矿床,成矿的三大核心条件是控岩构造条件、岩浆条件和物源条件。本文首先通过GOCAD对南泥湖钼矿床建立理想的成矿模式,并运用C#编写的程序把模型的格式转换成FLAC3D可以识别的格式,导入FLAC3D中。然后通过FLAC3D对南泥湖矿床岩体侵入后固化冷却过程中进行力-热-流耦合数值模拟,通过数值模拟结果显示流体流向岩体接触带附近,并在南泥湖组出现最大体应变带形成扩容空间,扩容空间与流体交汇处形成汇流区是成矿的有利部位。

顶柱稳定性的FLAC^(3D)数值模拟研究

以徐楼铁矿一矿带防水顶柱回采为工程背景,为了在保证安全的前提下回收尽可能多的回采顶柱,提高资源利用率,针对回采防水顶柱的复杂性和危险性的特点,利用FLAC3D软件对部分防水顶柱的回采进行数值模拟分析。对顶柱回采过程中不同回采高度条件下顶板的受力情况进行了模拟分析,得出了回采过程中不同回采高度条件下顶板最大主应力大小及其分布规律,并以此作为判断岩体发生张性破坏及其影响范围的依据,从而分析得出了顶柱安全回采高度,为矿山设计及开采提供理论依据。

多层连接双排桩基坑支护FLAC-3D数值模拟及分析

为了研究多层连接双排桩支护结构桩间距对支护性能的影响,运用FLAC3D建立了深基坑多层水平连接双排桩支护的计算模型,进行分层开挖三维动态模拟计算,同时讨论了排距、桩长等参数对桩顶位移的影响。通过多工况数值分析求得：当桩长约为开挖深度的1.8~2.0倍时,排距与基坑开挖深度之比为0.43~0.50,基坑支护效果较好。为探究多层水平连接双排桩支护结构提供有益指导。

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Flac^(3D)数值模拟的阶段回采顺序研究

通过Flac3D数值模拟软件,以矾山磷矿为载体,就2个阶段不同回采顺序下顶板的应力、位移等特性进行了模拟。采用阶段下向回采时采场和围岩处的应力值要小于阶段上向回采时的应力值,有利于采场的稳定性。采用下向阶段回采的方式时,上阶段的充填体在本阶段回采过程中充当了上覆岩层变形的缓冲体,限制了变形的充分发展,减小了上覆岩层的变形。

FLAC3D在深基坑工程开挖中的数值模拟分析

使用FLAC3D三维快速拉格朗日差分程序,对中天广场深基坑支护工程的开挖与支护进行了数值模拟研究,模拟结果显示基坑内土体沉降随着基坑开挖深度的增加而加大,基坑底部隆起位移也是随着基坑开挖深度的增加而加大,基底中部的隆起量最大,靠近基坑壁处较小;基坑土体水平位移同样是随着基坑开挖深度的增加而加大,基坑壁向坑内的水平位移变化趋势仍然是中间部分最大,边角处最小,而且基坑壁的长边由于开挖的范围相对较大,其变形量相对于短边也增大,这充分体现了基坑开挖过程中的时空效应,数值模拟计算结果可以为工程设计提供指导和参考。

FLAC3D在分析单桩竖向荷载作用下桩-土相互作用规律中的数值模拟研究

FLAC3D是以拉格朗日差分法为基础的一种数值模拟,近几年已广泛地应用于工程领域。用FLAC3D对桩土材料模拟进行简单的介绍,结合单桩在竖向荷载作用下桩对"昔格达"回填土的影响,利用FLAC3D来模拟单桩竖向荷载下桩土作用的变化规律。数值模拟结果表明FLAC3D对单桩竖向荷载下的桩侧摩阻力、桩体轴力和中心点的分布规律进行模拟时效果良好。

含水率对厚土坡变形影响的FLAC^(3D)数值模拟研究

分析了不同含水量下黏聚力和内摩擦角的变化规律,通过选取不同含水量下的黏聚力和内摩擦角参数值建立数值模拟模型,模拟厚土坡损伤破坏的过程,以探求降雨入渗作用下厚土边坡的破坏机理。结果表明,含水率对边坡变形有较大影响,含水率对厚土坡变形的影响规律与其对黏聚力的影响规律相反,随含水率逐渐增大,厚土坡向临空面的变形呈先减小后增大的特征。

基于FLAC 3D的边坡治理设计方案的数值模拟验证分析

边坡治理设计方案在真正实施之前需要验证其合理性和可行性。而验证方案的合理性和可行性需要通过与设计方案不同的方法来进行验证。本边坡治理设计方案采用的是极限平衡法与岩土理正软件进行设计的,为了验证本方案的合理性与可行性,本文将采用FLAC 3D+强度折减法对原方案进行数值计算模拟验证,然后对验证过程与结果进行分析,对原方案进行必要的补充与完善,以期最终能得到一个更优的边坡治理方案。

基于FLAC3D二次开发的含预制缺陷岩体数值模拟

为研究不同缺陷角度下双裂纹岩体的强度与破坏特征,利用C++语言对FLAC3D进行二次开发,构建了1种弹脆性损伤本构模型。引入基础单元与破裂单元的概念,将岩石在细观上破坏前的力学行为假定为线弹性,破裂性质假定为弹脆性,当基础单元达到强度准则后转换为破裂单元,其力学参数进行相应的弱化使其承载能力维持在残余强度水平。数值模拟结果表明,随着缺陷角度的增加,岩体强度先下降后上升,而细观破裂由拉伸-剪切型的混合破坏转变为剪切破坏。