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倾斜岩层巷道围岩变形破坏过程的flac3d数值模拟研究

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倾斜岩层巷道围岩变形破坏过程的Flac3D数值模拟研究

作者：杜伟绍兴文理学院

学位级别：硕士

为了研究深部倾斜岩层巷道围岩变形破坏机理,本文在分析巷道围岩周边构件受力特性的基础上,采用flac数值模拟实验方法研究了0°、30°、45°、60°、90°倾斜岩层巷道围岩变形破坏过程及其巷道围岩结构响应特征;并将数值实验结果和前人... 详细信息

为了研究深部倾斜岩层巷道围岩变形破坏机理,本文在分析巷道围岩周边构件受力特性的基础上,采用flac数值模拟实验方法研究了0°、30°、45°、60°、90°倾斜岩层巷道围岩变形破坏过程及其巷道围岩结构响应特征;并将数值实验结果和前人的物理模型实验结果进行对比分析,挖掘提取了物理模型实验中的应变历时曲线力学响应的表征规律;最后对比研究了不同倾角的倾斜岩层巷道围岩变形破坏特征,提取了和岩层倾角相关的规律。通过以上研究得到的规律对本工程及类似工程的巷道进行合理开挖和有效支护提供了可靠的参考依据。(1)flac数值模拟实验部分,根据数值实验结果分析了巷道围岩位移场分布特征、应力场分布特征和塑性区分布特征。研究结果如下:1)巷道走向方向的应力对巷道围岩塑性区的发展有重要影响,巷道围岩塑性区的开展范围随着巷道走向方向应力的减弱而逐渐增大。2)倾斜岩层巷道直接顶的塑性区开展外边缘和岩层法向平行,位移直接顶两侧支座处,可判断是以剪切破坏为主的破坏形式。(2)数值模拟实验和物理模型实验对比部分,通过数值模拟和前人物理模型实验结果的对比研究,阐述了倾斜巷道变形破坏力学机制,提取了应变-时间曲线力学响应表征规律。(3)不同角度数值模拟实验结果对比研究部分,根据数值实验和物理实验获得的规律对不同岩层倾斜角度巷道围岩变形破坏规律进行总结。研究结果如下:1)由于岩层法向刚度比层向刚度小,巷道围岩位移场和应力场变化在岩层法向影响范围比岩层方向影响范围广。2)在0°、30°、45°、60°、90°倾斜岩层巷道围岩变形破坏中,处于煤层中的部位易出现拉剪破坏,而处于泥岩中的部位易出现张拉破坏。3)巷道走向方向的应力对巷道围岩塑性区的发展和巷道围岩的稳定性有重要影响,巷道围岩塑性区的开展范围随着巷道走向方向应力的减弱而逐渐增大。4)巷道附近煤层大范围出现剪切塑性区对与煤层相邻的泥岩稳定性有一定影响,巷道附近泥岩岩层力学模型可简化为在煤层弱约束作用下的压杆稳定问题。

关键词：倾斜岩层巷道围岩变形 flac3d数值模拟巷道失稳机理

路基施工过程变形研究的flac3d数值模拟

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武汉工程大学学报 2011年第6期33卷 72-75页

作者：张宇旭黄石理工学院湖北黄石435003

对路基在施工过程中的变形特性进行数值模拟分析,研究在不同填土重度和不同填土回弹模量的条件下,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,在满足规范要求的条件下,尽可能的选用重度小的填土或提高路堤... 详细信息

对路基在施工过程中的变形特性进行数值模拟分析,研究在不同填土重度和不同填土回弹模量的条件下,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,在满足规范要求的条件下,尽可能的选用重度小的填土或提高路堤回弹模量,能够改善公路沉降变形.

关键词：路基施工 flac3d数值模拟沉降

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矸石山边坡稳定特征的flac3d数值模拟分析

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西部资源 2013年第4期 92-94,96页

作者：刘宏磊刘玉娟刘占敏赵丽娟中国地质大学北京100083 内蒙古自治区地质环境监测院呼和浩特010010 重庆市九龙坡区房屋管理局重庆400050

根据矸石山主要特征,采用Mohr-Coulomb非线性塑性本构关系建立了矸石山数值模型,利用flac3d软件,通过数值模拟方法,分析了矸石山边坡塑性区域特征,模拟了矸石山边坡的安全系数随坡度变化的规律。数值模拟结果表明:矸石山边坡坡面浅表会... 详细信息

根据矸石山主要特征,采用Mohr-Coulomb非线性塑性本构关系建立了矸石山数值模型,利用flac3d软件,通过数值模拟方法,分析了矸石山边坡塑性区域特征,模拟了矸石山边坡的安全系数随坡度变化的规律。数值模拟结果表明:矸石山边坡坡面浅表会产生塑性变形区,并会发生局部坡面滑坍。数值模拟结果与矸石山实例滑坍情况相近。本文数值模拟分析结果对矸石山治理工程有一定指导意义。

关键词：矸石山边坡变形坡面滑坍边坡稳定性 flac3d数值模拟

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基于flac3d数值模拟的预裂切顶成巷多参数合理性研究

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科技视界 2022年第33期 67-73页

作者：桑鹏程喻晓峰重庆工程职业技术学院重庆江津402260

切顶卸压无煤柱自成巷开采技术是以“切顶短臂梁[1]”理论为指导。顶板在自重和构造应力的作用下,沿定向预裂切缝卸压切落,自动形成巷道。确定合理的切顶基本参数[2]是顶板按照设计位置准确切落的关键。本文以四川某煤矿2315采煤工作面... 详细信息

切顶卸压无煤柱自成巷开采技术是以“切顶短臂梁[1]”理论为指导。顶板在自重和构造应力的作用下,沿定向预裂切缝卸压切落,自动形成巷道。确定合理的切顶基本参数[2]是顶板按照设计位置准确切落的关键。本文以四川某煤矿2315采煤工作面为研究对象,采用flac3d进行了不同的钻孔深度、钻孔角度、钻孔密度数值模拟研究,最终确定并验证切缝钻孔深度5.2m、切缝角度12°、切缝钻孔间距0.5m、钻孔直径为32mm等参数是合理有效的。研究成果对薄煤层的切顶参数设计有一定参考价值。

关键词： flac3d数值模拟预裂切顶钻孔参数围岩应力

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地下连续墙的flac3d数值模拟

地下连续墙的FLAC3D数值模拟

基于flac3d数值模拟技术在鸳鸯湖矿区红柳煤矿顶板涌(突)水条件评价中的应用

北京力学会第二十四届学术年会

作者：明晓丹原凯中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院

本文利用flac软件对一闭合型地下连续墙建立数值计算模型,取监测点并选取了每个点的最大位移值为参数变化的依据,分别计算地下连续墙不同位置处的墙身侧向位移、墙后土体沉降,并分析闭合型地下连续墙的应力应变状态以及位移状态。通过... 详细信息

本文利用flac软件对一闭合型地下连续墙建立数值计算模型,取监测点并选取了每个点的最大位移值为参数变化的依据,分别计算地下连续墙不同位置处的墙身侧向位移、墙后土体沉降,并分析闭合型地下连续墙的应力应变状态以及位移状态。通过模拟过程中各点的位移变化情况,分析得到随着开挖深度的增加,墙体侧向位移与墙体的隆起越来越大,并且周围土体产生了不同程度的沉降与隆起。

关键词：地下连续墙应力应变 flac3d数值模拟

来源： cnki会议评论

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基于FLAC3D数值模拟技术在鸳鸯湖矿区红柳煤矿顶板涌(突)水条件评...

2017煤炭安全高效绿色开采地质保障技术研讨会

作者：李文文中国煤炭地质总局第四水文地质队

红柳煤矿位处宁东煤炭基地鸳鸯湖矿区南部,主要开采侏罗系延安组2煤.煤层顶板标高为+866.66968.45m,其直接充水含水层直罗组下段水位标高为+1184.371285.99 m,存在裂隙承压水含水层地下水突水、透水的可能性.另外,矿区内地下水渗流场特... 详细信息

红柳煤矿位处宁东煤炭基地鸳鸯湖矿区南部,主要开采侏罗系延安组2煤.煤层顶板标高为+866.66968.45m,其直接充水含水层直罗组下段水位标高为+1184.371285.99 m,存在裂隙承压水含水层地下水突水、透水的可能性.另外,矿区内地下水渗流场特征不清,矿井建井过程中出现的部分水文地质问题尚未查明,不能满足矿井开采和煤矿防治水工作的要求。针对影响煤层顶板涌(突)水的主要因素,本次采用"flac(3d))数值模拟"技术对2煤层顶板涌(突)水条件进行评价计算,为矿井的安全开采提供了参考依据。

关键词： flac3d数值模拟 2#煤顶板涌(突)水评价

来源： cnki会议评论

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基于flac3d的断层数值模拟及其应用

基于FLAC3D的断层数值模拟及其应用

作者：贾晓亮河南理工大学

学位级别：硕士

我国煤炭资源丰富,赋存条件十分复杂,断层是影响煤矿开采的重要地质因素。近断层附近煤矿开采的动力扰动导致断层活化引发的煤与瓦斯突出及煤层底板突水等事故频繁发生,制约了煤矿安全高效开采,因此寻找出一套近断层附近预测地质灾害的... 详细信息

我国煤炭资源丰富,赋存条件十分复杂,断层是影响煤矿开采的重要地质因素。近断层附近煤矿开采的动力扰动导致断层活化引发的煤与瓦斯突出及煤层底板突水等事故频繁发生,制约了煤矿安全高效开采,因此寻找出一套近断层附近预测地质灾害的方法十分必要,且具有十分可观的现实意义。断层破坏了煤层的连续性和完整性,断层周围的应力分布差异性大,断层附近在开挖过程中的位移场、塑性区及应力场都将发生变化,对于这种特殊地质条件下的开采,无法得到围岩应力与位移的解析解。随着计算机技术的不断发展,数值计算方法得到了长足的进步,复杂的工程问题可采用数值计算方法并借助于计算机得到满足工程要求的数值解,各类数值分析程序应运而生,已成为岩体力学研究和工程设计计算的重要手段。当初始条件和边界条件选择合理,模型构建得当的情况下,数值分析模拟计算完全可以代替昂贵的物理试验方法。论文前半部分通过利用flac3d数值模拟的方法,模拟了断层端部地应力分布情况,并分析了影响断层端部应力集中的主要因素。接下来以鹤壁六矿10.13煤瓦斯突出为背景,模拟断层端部附近煤层开采后应力分布情况,分析造成这次事故的主要因素。论文的最后部分,模拟正断层倾角变化对断层活化及底板突水的影响,为矿井防治底板突水事故提供一些有益的结论。

关键词：断层活化煤与瓦斯突出底板突水 flac3d数值模拟

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锚杆支护吸能调控效应理论解析与数值模拟

中南大学学报（自然科学版） 2024年第9期55卷 3426-3440页

作者：孟庆彬辛学奎宋子鸣程争民宋洋中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

为揭示锚杆的支护吸能调控效应及巷道围岩能量场分布规律,采用理论分析、数值模拟方法研究了锚杆支护巷道围岩能量分布特征。首先,采用经典的弹塑性理论及能量守恒定律,分析了支护巷道围岩弹性变形能、耗散能和外力功之间的关系,给出了... 详细信息

为揭示锚杆的支护吸能调控效应及巷道围岩能量场分布规律,采用理论分析、数值模拟方法研究了锚杆支护巷道围岩能量分布特征。首先,采用经典的弹塑性理论及能量守恒定律,分析了支护巷道围岩弹性变形能、耗散能和外力功之间的关系,给出了锚杆吸能表达式;其次,基于有限差分flac3d软件及内嵌的Fish语言编程,开发了能量单元模块,模拟揭示了锚固体的预应力扩散和释能特性;再次,通过单元网格遍历循环的方式计算了巷道围岩中各岩体单元的能量,获得了巷道围岩总变形能、弹性变形能和耗散能的数值及分布特征;最后,揭示了开挖与锚杆支护条件下巷道围岩能量场分布规律,从能量调控角度确定了锚杆合理的长度、间排距等支护参数。研究结果表明:锚杆主要以提高围岩体力学参数及转化吸收能量的方式来调控巷道围岩能量场的分布和耗散特征;随着锚杆间排距缩小和锚杆长度增大,巷道围岩最大耗散能密度呈降低趋势。

关键词：锚杆支护吸能调控理论解答 flac3d数值模拟能量模型

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水位下降速率对岩溶土洞塌陷的影响分析

中国岩溶 2024年第4期43卷 922-936页

作者：陈学军薛明明宋宇桂林理工大学广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点试验室广西桂林541004

水位升降引起的水气压力变化会导致岩溶土洞塌陷。通过开展物理模型试验与flac3d数值模拟相结合的方式,模拟相同供水速率不同排水速率下的水位升降波动对岩溶土洞的致塌过程,分析了水位升降波动过程中不同排水速率对既有土洞内水气压力... 详细信息

水位升降引起的水气压力变化会导致岩溶土洞塌陷。通过开展物理模型试验与flac3d数值模拟相结合的方式,模拟相同供水速率不同排水速率下的水位升降波动对岩溶土洞的致塌过程,分析了水位升降波动过程中不同排水速率对既有土洞内水气压力的变化、覆盖层土压、变形的影响,建立了排水速率,覆盖层变形、塌陷与水气压力的关系,提出了水位波动对土洞塌陷的作用规律。结果表明:(1)排水速率对水气压力变化的影响规律基本一致但变化程度不同。水气压力的变化程度、响应时间与排水速率呈正相关。(2)覆盖层变形量、土压的变化与水气压力变化呈正相关,但影响程度不同,排水速率只是加快了其变化程度。(3)土洞变形、塌陷程度是综合因素所致。排水速率、水位波动次数对既有土洞中水气压力变化、以及土体变形效应均具有不同程度的影响。(4)数值模拟结果与试验室模型试验所得结论基本吻合。这些规律为进一步研究水动力因素对岩溶塌陷的作用规律提供了重要的理论支撑,为合理防治、预测岩溶塌陷提供了依据。

关键词：土洞塌陷物理模型试验 flac3d数值模拟排水速率水位波动

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