基于Voronoi块体模型的深部断层破碎带巷道大变形机制研究

通过采用Voronoi算法生成Voronoi块体,并利用UDEC离散元运算软件系统,对深部破碎围岩巷道的变形破坏途径及其非线性大变形机理进行了深入探究,以期获得更准确的结果。研究发现,巷道开挖后围岩会逐渐变形并破坏,破坏区域内应力几乎为0,底部和底板处存在张拉破坏区;局部关键块体的运动会导致巷道出现非线性变形和失稳破坏。基于此,应用分步联合支护方法,控制淮南矿区某矿-848 m西翼胶带机大巷破碎围岩变形。数值模拟和现场监测表明,该方案能够有效控制这一过程。

基于Voronoi块体模型的砂岩力学特性研究

PFC软件中球形颗粒和平行黏结接触模型(PBM)被广泛应用于岩石力学特性模拟研究.然而,球形颗粒和PBM存在两个明显缺陷:球形颗粒与岩石材料的晶粒形状相差较大;无侧限抗压强度与抗拉强度之比(压拉比)偏低.基于此,以山西吕梁地区典型砂岩为例,通过Voronoi剖分建立刚性块体数值试样,并使用软化黏结接触模型(SBM)对砂岩试样进行模拟分析.研究结果表明,基于刚性块体和SBM的数值模拟相较于传统基于球形颗粒和PBM的数值模拟而言,主要具有3个优点:与球形颗粒试样相比,刚性块体间自锁效应增大,刚性块体模型间的配位数明显提高,更能模拟真实砂岩的晶粒形状和晶粒间力学行为;软化黏结模型能模拟出砂岩更大的压拉比,更能真实表征砂岩在多应力路径下的力学特性;采用基于刚性块体和SBM的数值模型能够真实反映砂岩典型的剪切破坏模式.

V氏图块状效应的消除

本文提出了一种消除Ｖ氏图块状效应的方法，它采用邻域像素交换通过视觉平均来达到平滑的效果，明显地改善了重建图像的质量。

一种快速DEM生成算法

数字高程模型DEM(Digital Elevation Model)在地理信息系统(GIS)中有着广泛的应用。它是生成三维立体地貌,计算地面距离、坡度、土方、面表积等的基础数据模型,也是巡航飞行器地形相关匹配的基础数据。本文首先提出了一种由离散无序数据快速生成DEM的方法,着重讨论了数据分块技术、分块搜索技术。同时还给出了一种启发式自适应分块方法。最后报告了笔者用该方法生成DEM的实验结果。

基于改进刚体弹簧方法的岩石破坏过程三维模拟

基于刚体-弹簧方法,提出一种新的模拟脆性岩石破坏过程的三维离散数值模型。该模型采用分布在界面上的弹簧组,描述块体之间的相互作用,能够自然考虑裂纹的渐进扩展。为得到均质各向同性的计算网格,在“点饱和”方法的基础上,提出了增长式的“核”布置策略,建立一种新的随机Voronoi网格剖分技术,并给出三维改进刚体–弹簧方法的基本方程。考虑界面的剪切滑移和张拉2种破坏模式,建立基于Mohr-Coulomb准则和抗拉强度准则的破坏准则,并提供模型细观参数的标定流程。最后,通过与室内三轴试验结果对比,验证了该模型的有效性。此外,还讨论了不同弹簧布置形式及块体尺寸对模拟结果的影响。结果表明,所提模型能够准确描述岩石与围压相关的非线性应力–应变响应过程,微裂纹的产生、扩展和贯通全过程,以及岩石的在不同围压条件下的宏观破坏模式。