基于FLAC3D的基坑开挖与支护三维数值分析

采用三维快速拉格朗日方法(FLAC3D)建立了考虑基坑分步开挖与支护全过程的三维动态计算模型,土体采用修正剑桥模型模拟,考虑了支护结构与土体的接触滑移作用,分析了基坑施工中围护墙变形、地表沉降、坑底隆起、坑外深层土体变形的基本特性.计算得到的地表沉降曲线与已有文献的经验沉降曲线基本一致,验证了计算结果的适用性.分析结果可为类似基坑工程的设计和施工提供有益参考.

基于FLAC3D数值模拟的基坑支护桩桩顶位移影响研究

FLAC3D是目前受到广泛认可的岩土工程相关的数值模拟分析软件,其在基坑工程中也有着出色的表现.本文通过FLAC3D软件对基坑支护进行数值模拟,并通过结果分析得出了影响支护桩桩顶位移的部分因素,为今后的工程应用和研究分析提供参考.

阶段矿房法二步骤采场地压控制研究

在阶段矿房二步骤开采时,为了减小上盘岩移量,常采纳采场中部切槽并向上盘、下盘两侧回采,从而缩短采场暴露时间,以便减小上盘岩移量。当地压达到流变发生的条件后,缩短采场暴露时间并不能有效控制上盘巷道发生岩移破坏。为此,利用三维连续体快速拉格朗日分析数值模拟采场上盘地压,并根据流变理论分析,采纳低松弛预应力大直径钢绞线锚索支护上盘顶板以便减小上盘地压,从而克服发生流变变形的应力条件。结果表明:在上盘岩体上施加支护抗力可减小或消除高地压导致的流变变形;采纳7排7.0 m长的锚索、每排6根支护上盘顶板后大幅度减小了上盘岩移量,但采场第2分层上排锚索及一步骤采场第3分层局部锚索的锚固力超过设计值;采纳8排7.0 m长的锚索、一步骤采场每排7根、二步骤采场每排6根支护上盘顶板后,即使回采底柱,锚索锚固力也不会达到设计值。监测表明,大直径钢绞线锚索支护后上盘岩移量减小到一般不超过6 mm。

基于FLAC^(3D)模拟的大采高采场支承压力分布规律研究

通过FLAC3D软件对大采高采场工作面推进过程中煤岩内部应力场分布规律及其塑性破坏进行了模拟,并提取了各个单元的应力值,以此分析了大采高采场支承压力的分布特征,得出大采高采场支承压力分布规律。从而为研究大采高采场工作面煤壁的片塌、端面冒顶和底板鼓起的机理、顺槽超前巷道的支护设计、冲击地压和煤层突出等矿井灾害的预防提供了重要理论依据。

FLAC^(3D)在建筑物沉降及加固分析中的应用

危建筑物的沉降问题越来越受到关注,已成为地基基础方面的一大问题。论文运用FLAC^(3D)软件对某建筑物的沉降情况及拟选定加固方式进行数值模拟,通过计算得出相应的加固前及加固后沉降情况,为工程建设提供科学合理的建议。

四川丹巴甲居滑坡动态变形过程三维系统监测及数值模拟分析

受青藏高原地质构造作用的影响,我国西南山区分布着大量成因类型多、机制复杂、突发性强、变形破坏发展趋势难以预测、失稳后破坏性大等特点的堆积体滑坡。甲居滑坡为大渡河上游一巨型松散堆积体古滑坡局部复活,针对滑坡动态变形过程和失稳破坏迹象,综合采用GPS地表位移监测、干涉InSAR监测和深部位移监测(测斜仪),3种监测技术优势特点并相互结合构成三维系统监测网。根据监测成果分析,判别其当前为浅表层加速变形破坏和深部缓慢变形的演化阶段;研究其变形失稳模式为浅表层滑移–拉裂失稳破坏和深部蠕滑–拉裂变形的复合模式;并利用FLAC3D数值模拟滑坡在动态变形过程中滑坡体内的应力场、位移、塑性破坏区分布特征的变化。

基于人工神经网络的初始地应力场三维反分析

通过对初始地应力场的计算方法的回顾 ,结合有限变形理论和人工神经网络理论 ,提出基于人工神经网络的初始地应力场三维反分析方法 .该方法综合了目前初始地应力场计算方法的优点 ,并考虑了多种因素对地应力场分布的影响 .实例表明 ,按本文提出方法模拟的初始地应力场较为合理 ,且其精度也较高 .此外 ,由于考虑了断层对初始地应力场的影响 ,可较好地解释实测地应力值分散的原因 .

金鼓高速远程滑坡形成机制及动力稳定性

综合运用多学科理论和方法,对汶川地震触发的金鼓高速远程滑坡形成机制及动力稳定性进行研究。在工程地质定性研究方面,通过对滑坡区的地形地貌、地层岩性、构造与地震以及水文地质条件的综合研究,分析高速远程滑坡的形成机制,将其划分为紧密发生的2个演化阶段:第一阶段为上部滑体被抛掷分离,第二阶段为下部受铲刮发生二次滑坡。在岩土力学定量研究方面,进行以下3个方面的工作:(1)以FLAC3D作为动力分析的数值计算引擎,采用自行开发的基于多层次微粒群的非圆弧最危险滑动面搜索并行程序,获得滑坡的动力稳定系数时程及其对应的最危险滑动面的空间分布规律,研究动力稳定系数的频域特征;(2)通过2种潜在破坏模式的对比研究,指出金鼓高速远程滑坡2#滑动面簇发生主导破坏的可能性更大,并可触发二次滑坡;(3)依据空气动力学定量计算,论述上部滑体长距离抛掷是完全有可能的。综合研究表明,岩土力学定量分析结果与工程地质定性成果相吻合,进而将金鼓高速远程滑坡孕育的先决条件归纳为以下4条:力学性质差、高位剪出、下降空间开阔、初速度足够大。

武汉地铁名都车站基坑开挖监测与数值分析

运用国际岩土数值软件FLAC3D建立武汉地铁二号线名都车站基坑模型,并对比现场监测数据,研究该地铁基坑开挖引起的变形规律。结果表明:数值分析结果与现场监测成果吻合;高楼层的保利华都因其基础为桩基础,故地铁基坑开挖后沉降位移较小,其侧基坑地表沉降曲线呈"三角形";低矮楼层的西藏中学因其基础为条形浅基础,故地铁基坑开挖后沉降位移较大,其侧基坑地表沉降曲线呈"阶梯状"。对比现场监测成果与数值模拟分析结果,数值模拟可较好地分析了解基坑开挖引起的变形规律,从而为信息化施工、基坑支护方案的修正提供有效合理的依据。

矿井断裂构造带滞后突水的流–固耦合模拟方法分析与滞后时间确定

矿井断裂构造带滞后突水是威胁煤矿深部开采的主要水害类型。基于流–固耦合理论,提出弹塑性应变–渗流耦合、流变–渗流耦合及变参数流变–渗流耦合3种模拟评价模型。将断层破碎带物质等效为连续介质模型,材料本构模型分别采用弹塑性模型和流变模型,应用FLAC3D软件,对上述3种评价模型进行数值模拟,结果表明弹塑性应变–渗流耦合模拟结果在某些情况下可以适用;流变–渗流耦合模拟结果最接近实际;渗透性可变的条件下变参数流变–渗流耦合对渗流参数变化机制的解释最好。以流变–渗流耦合模拟结果为例,最危险滞后突水可能发生时间得以确定,在模拟开采的不同阶段,岩石巷道附近(即模型8#点处)分别产生3.26,3.63,3.77 MPa的最高水压,对应滞后时间分别为15,131,546 d。

多层采空区条件下的高速公路路堑边坡稳定性数值分析

高速公路建设过程中常穿越各种矿山采空区,采空区对路堑边坡的稳定性产生较大的影响。基于有限差分分析的快速拉格朗算法FLAC3D程序,由于具有强大的数值模拟分析功能,可以模拟多种结构形式的地质体,因而广泛应用于各种岩土工程问题。本文结合国家某重点交通项目,采用快速拉格朗算法FLAC3D程序对多层采空区条件下的某路堑边坡稳定性进行了评价,主要包括开挖、注浆和锚固等工况下路堑边坡的应力和位移分析。分析结果表明,采空区经过处理后的路堑边坡是稳定的,FLAC3D应用于多层采空区条件下的路堑边坡稳定性评价是可行的。

煤岩瓦斯电磁辐射耦合理论研究

实验研究表明煤体内存在瓦斯气体时，随着瓦斯压力的升高、煤体强度降低，同时测得的电磁辐射信号脉冲数也比较低。在此实验基础上，本文结合煤岩力电耦合方程，提出了煤岩瓦斯电磁辐射耦合理论及耦合方程，并提出了使用FLAC^(3D)计算煤岩瓦斯电磁辐射耦合方程的计算方法，为使用电磁辐射法预测煤与瓦斯延迟突出提供了理论基础。

深基坑开挖与土钉支护三维数值分析

为探讨土钉支护基坑的变形特性与荷载传递机理,结合土钉支护的施工特点,采用FLAC3D建立了考虑分步开挖与土钉支护的基坑计算模型,分析了基坑侧向变形、土体剪应变增量及土钉轴力传递特性.结果表明:逐级放坡开挖基坑的最大侧向变形深度位于下部斜坡,阳角是平面内变形的不利位置,放坡平台对于控制基坑变形具有积极作用;拉伸破坏与剪切破坏是坡面破坏的主要形式,采用剪应变增量可以直观判断基坑边坡滑动面的变化规律,土钉加固作用使滑动面有向土钉末端移动的变化趋势;土钉轴力沿长度分布与土钉深度位置相关,一般呈现中间大两端小的特点,土钉轴力最大值位置与潜在滑动面位置基本一致.

场地与上部结构整体动力相互作用数值分析及研究

从实际工程出发,采用FLAC^(3D)数值计算方法,通过不同工况的加载对场地与上部结构进行动力相互作用进行研究。通过计算结果对比和定性分析,得到一些有价值的表格数据及分析方法,为今后进行场地、基础及上部结构整体设计提供部分理论依据。这对预防地震对构筑物造成重大破坏有重要的意义。