基于FLACS的地下暗厨房燃气爆炸数值模拟

为更好地按抗爆要求设计地下暗厨房,利用FLACS软件建立含地下暗厨房的某民用建筑有限元模型,研究气云尺寸、点火位置、障碍物的形状以及位置和尺寸对燃气爆炸压力的影响,并根据数值模拟结果确定爆炸对暗厨房结构的损伤程度。研究表明:在暗厨房中,随着气云尺寸增大,爆炸对建筑物损坏程度也加大。点火位置在厨房、通风井和客厅时,压力峰值分别为41.9、19.5和3.25 kPa。障碍物的存在会使爆炸产生更大的压力,障碍物截面形状为正方形时的压力峰值远大于圆形和长方形;障碍物越靠近点火位置,压力峰值越大;随着障碍物截面尺寸增加,压力峰值不断升高,电梯区域附近压力峰值上升幅度最大。地下暗厨房燃气爆炸产生的冲击波对地上空间影响大于传统厨房。

基于位移变形监测和FLAC^(2D)南大沟排土场边坡稳定性分析

露天矿排土场作为矿山废土石的收容所,其稳定性直接关系着矿山生产安全和人员生命财产安全,是矿山安全管理的重点。为了研究南大沟排土场高边坡的稳定性和确保排土场后期安全运营,本文深入分析了该排土场工程地质资料,结合现场调查和堆排现状图,建立了典型边坡剖面的数值计算模型,创新性采用FLAC^(2D)数值分析软件定量评价和位移变形监测相结合的手段对南大沟排土场边坡稳定性进行了综合分析,再现了边坡潜在破坏的演化过程。通过分析稳定性计算结果和位移监测数据可以得到:其边坡破坏模式为顶部平台拉裂,下部以圆弧形剪出;经定性评价、定量计算后,三种工况下的边坡稳定性系数高于规范规定的安全系数,达到了安全等级一级的要求,排土场边坡整体处于稳定状态,证明了现有排土场的安全性和稳定性;通过位移监测数据结果表明排土场一年多内累计变形都维持在预警值范围以内,有较强的自稳能力。数值模拟与变形监测手段相结合的综合分析评价方法准确且合理,为矿山开采和废石堆排提供了安全保障,同时也为排土场稳定性分析提供了技术指导。该综合分析方法为其他矿山排土场边坡稳定性分析提供了借鉴。

基于FLAC的边坡稳定性分析及治理措施研究

为解决某河道边坡稳定性问题,利用Geostudio软件对边坡进行极限平衡分析,同时采用FLAC进行数值模拟分析校核。在暴雨工况下边坡处于不稳定状态,最大位移量可达100.0 mm,剪切应变增量最大值可达4.45×10^(-2),shear-n塑性区已经完全贯通,边坡体有整体滑动的趋势。提出双排抗滑桩设计方案进行加固后边坡稳定性系数较治理前得到了大幅度提高,加固后最大位移量只有1.8 mm,边坡体最大应变增量值及剪切破坏塑性区的分布也得到了显著减少,边坡体达到稳定状态,设计方案合理可行,可为类似边坡治理工程提供参考。

经天路图-FLAC^(3D)接口程序研发

针对经天路图软件不能对多层状地质体的地基承载力进行快速分析的问题,基于3D WinForms控件Eyeshot,利用C#语言在Visual Studio 2019平台上研发了经天路图与地基承载力分析软件FLAC^(3D)之间的接口程序。研发中采用了三角网算法、多层状地质体可视化算法和网格优化算法等。所研发的接口程序具有图形化显示界面,能够从经天路图读取多层状地质体地形数据,并根据地质勘探数据对地质体分层,能够在ANSYS中自动建立有限元网格模型,基于FLAC^(3D)命令流自动完成网格模型读入与转换、材料属性和边界条件的定义等前处理工作并执行求解,能够自动导出常用分析结果并回传至经天路图。算例验证表明,采用接口程序对多层状地质体进行地基承载力分析,极大地提升了设计人员的工作效率。

基于FLAC^(3D)的延吉某工程边坡稳定性研究

边坡稳定性是边坡防治工程的关键技术问题,边坡的稳定性问题直接关系到人们的生命财产安全。本文以延吉市某建筑边坡为工程背景,通过现场调查及钻探资料、试验分析、数值模拟等手段,获取边坡岩土物理力学参数,运用FLAC^(3D)软件,采用摩尔-库伦本构模型对该边坡进行稳定性分析评价。选取两个典型剖面建立模型,模拟分析边坡仅在重力影响下的应力以及最大不平衡力变化情况。计算得出两个剖面的安全系数,分析每个剖面的X向应力云图、Z向位移云图与剪切应变增量图。通过对比得出边坡位移和应力变化趋势,确定边坡易发生失稳的区域并判断边坡是否需要治理。本文对延吉某边坡进行稳定性计算,探究其变形破坏机理,意为类似工程的稳定性分析和治理设计提供参考。

基于FLAC^(3D)的路堑边坡稳定性分析

【目的】道路切割坡体、暴雨和车辆荷载等条件会对路堑边坡的稳定性造成极大的影响。本研究以辉县市上八里镇回龙村张沟边坡为例,根据边坡所处的环境特征,分析其在不同工况影响下的变形特征及稳定性,为边坡的防治提供依据。【方法】使用FLAC^(3D)软件对边坡进行数值模拟,研究边坡在天然和暴雨条件下的变形和稳定性,并调用FLAC^(3D)内置的Fish函数对路堑边坡坡前道路车辆产生的动荷载进行模拟,对动荷载下滑坡体内部的变形特征进行分析。【结果】(1)边坡在天然和暴雨情况下的稳定性系数分别为1.9和1.186;(2)坡前公路动荷载峰值由1×10^(5)N增加为1×10^(6)N时,坡脚处水平最大应变值增大13.4%,后缘水平最大应变值增大13.2%。【结论】暴雨降低了岩土体的强度,直接破坏了边坡的稳定性,坡前竖直方向动荷载增加了坡体水平方向剪切带的连续性,但其对坡体最大应变量造成的影响较小。

基于FLAC3D的石灰岩矿区岩溶塌陷数值模拟研究

矿区为露天凹陷式开采的石灰岩建材矿山,随着矿山开采以及地下水抽排,导致矿坑周边岩溶塌陷大量产生,严重影响矿山安全生产和周边群众生产生活。利用FLAC3D技术、天然电场选频法勘探和地质综合分析掌握岩溶塌陷发生机理和分布规律,研究结果表明矿坑东侧、北侧和南侧断裂构造发育;矿山生产抽排地下水以及采矿爆破引起真空吸蚀、流水潜蚀导致矿坑周边岩溶塌陷;基于FLAC3D技术矿区岩溶塌陷数值模拟分析,数值模拟结果与地质分析、物探结论和塌陷现状基本一致。研究结果为后期岩溶塌陷的防治提供了科学依据。

基于FLAC^(3D)原理模拟斜井支护效果研究

【目的】斜井介于平港和竖井之间,结构受力具有一定的复杂性,因此研究斜井硐室开挖和支护的有效性和可行性尤为重要,有必要对斜井支护效果展开研究。【方法】采用FLAC^(3D)对斜井围岩变形及支护技术方案的应力场、位移场和塑性区的分布变化情况进行数值模拟分析。【结果】在斜井开挖过程中,未支护工况下城门型斜井拱腰、拱顶、拱脚及底板等三处是开挖围岩最不稳定区域。支护后的围岩应力场、位移场和塑性区的分布减少了较多,其中,拱顶下沉位移量从57 mm降至5.3 mm;拱腰处水平位移量从26.7 mm降至15.7 mm;底板水平位移量从11.3 mm降至7.14 mm。【结论】在支护工况下的围岩应力场、位移场和塑性区的分布得到了较好改善,对斜井围岩的位移变形、塑性区范围起到了显著的控制作用。

基于FLAC 3D的云南省沙坝村滑坡稳定性分析

为了分析云南省丘北县沙坝村滑坡稳定性,基于FLAC 3D软件数值模拟方法,通过Rhino 6软件与Griddle 2.0插件建立了滑坡稳定性分析模型,通过模拟天然工况与暴雨工况条件下滑坡位移与内部应力状态,计算该滑坡的安全系数。结果表明:该滑坡在天然工况下安全系数为1.426,处于稳定状态;暴雨工况下,该滑坡安全系数为1.020,处于失稳边缘,滑坡后部剪应变增量集中,可能产生裂缝。研究成果可为制定针对性的滑坡防治措施提供参考。

基于FLAC^(3D)下新型多盘土锚抗拔承载力分析

新型多盘土锚是采用新型偏心块旋转挤土扩孔装置进行多次扩孔,在地下结构中生成空腔,在预先钻成的孔中置入钢绞线,注入水泥砂浆,待水泥砂浆硬化得到。为研究该土锚抗拔特性,将等直径土锚作为对照组,运用FLAC^(3D)软件生成所需模型,随后对模型在不同拉力下的荷载与位移关系、荷载与轴力、荷载与锚盘承担荷载、荷载与侧摩阻力的关系进行分析。结果表明:相同大小、相同位置的荷载,在新型多盘土锚的极限抗拔承载力对比等直径土锚的极限抗拔承载力拉高了100%,新型多盘土锚的竖向位移小于等直径土锚的竖向位移。新型多盘土锚在达到极限抗拔力时,锚盘所承担的荷载达到了总荷载的36.576%。

基于FLACS的砌体住宅楼天然气泄漏爆炸事故模拟研究

针对砌体住宅楼结构特点,以瓦房店市居民楼燃气闪爆事故为研究对象,利用FLACS软件三维建模爆炸楼层,考虑泄漏方向、门窗和隔板等影响,模拟气体的泄漏和爆炸,对比不同泄漏方向下天然气云团的扩散过程和不同时间下爆炸冲击压力的分布。结果表明,垂直向上和水平向屋内两个泄漏方向的不同,对天然气体积分数分布几乎无影响;门厅隔板阻碍扩散,天然气在厨房体积分数较高;爆炸初始,504室爆炸压力急剧升高,压力冲击波经门窗隔板以圆弧形式向外传递;400 s时刻比600 s爆炸压力小;600 s爆炸时刻的压力大于砖墙破坏压力76 kPa,结构发生破坏。研究成果为事故反演、受损结构稳定性评价和事故预防提供理论指导。

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。

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对深基坑空间效应的分析

为解决深基坑支护环节存在的失稳风险过高、技术难度过大问题,规避由边坡支护设计不当造成的重大工程事故和经济损失,保证深基坑支护结构设计计算合理性和准确性的提升,文章进行了深入系统探究。先介绍案例工程概况,然后明确深基坑支护变形特征和空间效应变化规律,现场测定基坑内支撑预应力、支护结构变形参数、土体主要力学参数等。在数据支撑下搭建FLAC3D模型,对比现场监测参数和模拟仿真运算参数之间的区别,挖掘影响深基坑支护稳定性的内在因素,针对化地给出防护建议。通过研究发现深基坑支护方式、开挖顺序、排桩间距等均可能影响深基坑支护稳定性。实践中要加强把控,科学设计深基坑支护方案,保证深基坑支护稳定性的提升。

大地电磁法结合FLAC 3D在路基穿越大型古滑坡体稳定性分析研究

山区高速建设不可避免会穿越古滑坡体,对路基稳定性造成影响。为研究路基穿越古滑坡体可行性,依托广西某高速公路穿越大型古滑坡处治项目,通过现场钻探法、音频大地电磁物探法获取滑动体范围,采用数值分析法对古滑坡体路基稳定性进行计算分析,对稳定性差的路段采取措施进行加固,结果表明:视电阻结果与钻孔结果较为相近,可作为古滑坡体范围判定方法(古滑坡体判定依据);古滑坡体内部节理裂隙发育,岩体破碎,水沿裂隙进入导致视电阻低阻异常,深度0.00~30.00 m,电阻值为0~150Ω·m,为古滑坡周界范围;根据音频大地电磁法探测古滑坡体范围,利用FLAC 3D中的interface单元模拟古滑带松散土体,能够较好地模拟古滑坡体所处的稳定状态;进一步模拟分析不同道路设计工况对古滑坡体稳定性影响,采用抗滑桩或宽平台卸载及锚固、排水等方法进行防护。结果可为类似工程提供参考。

CM弹塑性本构模型在FLAC^(3D)中的二次开发

显式有限差分程序FLAC3D由于自带的本构库多样性不足,无法统一描述超固结和结构性这两种自然界土体典型力学特性的本构模型.为了扩大FLAC^(3D)应用范围,更精确地模拟土体力学特性,本文基于其自带的二次开发平台,使用C++语言对交变移动(Cyclic Mobility,CM)弹塑性本构模型进行二次开发.首先推导该模型的基本公式;然后介绍FLAC^(3D)的工作原理和关键开发步骤;再通过不同应力路径下的测试,对比FLAC3D模拟值和该本构的理论值,验证开发的正确性;最后通过对一维固结试验数据、三轴排水压缩试验数据和不排水三轴循环加载试验数据的模拟,验证了二次开发模型能较好地模拟土体的力学行为.

基于FLAC 3D的断层对煤层回采的影响研究

为研究袁店一井煤矿五沟-杨柳断层对815工作面开采过程中围岩的影响,并确定防水煤柱的合理尺寸,采用FLAC 3D进行数值模拟,分析了815工作面在开采过程中断层对煤层工作面回采时围岩的影响及其工作面的竖向应力、剪切应力、位移的变化,判断在实际开采过程中可能出现的情况。结果表明:煤层在开挖过程中,沿着断层方向纵向应力场逐渐增大,随煤柱宽度减小,断层受采煤作用的影响愈加明显。在煤柱至断层方向,按照815工作面防隔水宽度理论计算结果留设120~135 m煤柱是合理可行的,可为实际工程提供可行性参考。

基于FLAC3D隧道初期支护方案研究——以青医西院区站隧道为例

利用FLAC3D软件建立两种不同初期支护方式作用下的隧道模型,对隧道的开挖与支护过程进行模拟,分析围岩与支护结构的受力和变形,对比其应力分布和围岩位移情况,选出更为合理的支护方案。研究发现,预应力锚杆能够及时为隧道围岩提供支护作用,不存在支护时效的问题,而普通水泥砂浆锚杆需等地层产生变位后才能发挥作用。

基于FLAC3D的边坡支护方案优化研究

为研究抗滑桩及锚杆框架梁在顺层岩质边坡支护中的优化方法,基于三级支护的典型顺层岩质边坡,通过FLAC3D建立数值模型进行计算,对抗滑桩桩身长度及桩身截面积、锚杆锚固倾角及锚固长度进行优化。结果表明,不同长度抗滑桩对岩质边坡进行支护时,抗滑桩稳定系数均随着桩身长度的减小而减小,且在边坡岩性发生突变的地方抗滑桩的水平位移也会发生突变,在一定范围内适当减短抗滑桩的桩身长度并不会引起桩身水平位移的大幅度改变,故在满足规范的条件下可通过减小桩身长度来进行优化设计。改变抗滑桩的截面面积并不会显著改变桩身的水平位移,但抗滑桩截面面积会显著影响抗滑桩稳定系数,存在一个临界截面积使得桩身截面积在小于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小迅速减小,而在桩身截面积大于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小只会略微减小。边坡最大水平位移随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,边坡稳定系数随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,故在进行锚杆框架支护设计时可通过增大锚固倾角及增加锚固长度提高边坡稳定性,此结果可为抗滑桩及锚索框架梁在顺层岩质边坡支护提供优化设计方案。

基于FLAC^(3D)的露天矿山深部开采边坡稳定性研究

为研究复杂地质条件露天矿山深部开采整体边坡稳定性问题,根据现场钻孔数据和地质调查,依次通过犀牛软件建立复杂三维地质体模型、griddle软件对模型进行网格划分、导入FLAC^(3D)三维数值分析软件进行计算,最终得到矿山露天边坡的应力大小(最大拉应力为0.3 MPa)、位移量(最大位移量13 cm)、塑性区分布、剪应变增量,最小安全系数值等结果。通过对三维软件计算结果的逐个分析,得出该露天矿山深部开采边坡的稳定情况,Ⅰ区边坡稳定性略差,Ⅲ区的边坡稳定性最差,Ⅳ、Ⅴ区边坡稳定性好,该结论为矿山深部开采边坡监测划分重点区域和矿山安全生产提供理论依据和技术保障。