深部岩体初始高构造应力场的3DEC模拟反演方法分析

深部岩体初始水平构造应力场反演的可靠性对于工程后续计算结果的影响至关重要。为了研究深部矿区岩体初始构造应力场的3DEC模拟反演方法,对比分析了位移边界条件和基于初始应变能理论的反演方法两种地应力反演结果。表明位移边界条件仅能够模拟初始自重应力场,基于初始应变能理论的反演方法能够较好地反演深部岩体初始水平构造应力场,应用该方法对狮子山矿区40号剖面线地应力场进行反演分析,深部各点最大水平主应力迹线水平展布,等值线间隔较好,研究成果对于运用3DEC进行高构造应力型矿山初始地应力场的生成及其开采模拟具有重要的意义。     

铜山铜矿原岩应力场应力边界法拟合研究

基于铜山铜矿地质、地形条件,建立了矿区三维有限元计算模型,借助FLAC3D软件和地应力实测资料,基于应力边界法对铜山铜矿三维初始地应力场进行了拟合,得到的地应力场模拟值与实测值相近,实测点处最大主应力、最小主应力、中间主应力与实测值分别相差0.90,.3,0.2 MPa。分析得知,铜山铜矿原岩应力属构造应力场型。     

采用位移边界条件拟合初始地应力场的研究

在岩土工程初始地应力场的拟合研究中,一般根据地应力场分布的规律,在研究对象的边界上假定初始地应力场的分布模式,通过数值计算方法,利用拟合或者回归的方法逼近地应力实测值。将计算模型边界上位移看成为基本位移模式的组合,在计算模型的边界上施加位移边界条件模拟构造运动,基于地应力实测结果,拟合区域的初始地应力场。计算实例表明,该方法拟合得到的地应力结果比较准确,方法是可行的。     

非均匀水平地应力的数值模拟效果与计算模型几何形状之间的关系

在地下开挖工程稳定性分析的数值模拟中,初始地应力模拟的正确与否将会对计算结果的可靠性产生非常重要的影响。初始地应力的模拟主要是通过计算模型边界条件来实现的。对于非均匀的水平地应力,一般是在计算模型的侧面边界上施加非均匀荷载来实现。通过简单模型的模拟试验,发现采用这种应力边界条件对水平地应力的模拟效果与计算模型的几何形状之间有一定的关系:计算模型的宽高比越大,模拟效果越不理想,与实际的地应力状况相差越大。解决这一问题的方法有两种:(1)使计算模型的宽高比尽量等于或小于1;(2)约束计算模型侧面边界的水平位移,在计算域内部给水平地应力直接赋值。     

基于FLAC~(3D)的采场稳固性数值模拟研究

基于有限差分法理论,利用FLAC3D软件对阿舍勒铜矿深部采场结构稳固性进行数值模拟分析,再现了采场结构应力分布及其变形过程,掌握了采场结构介质应力分布规律和几何变形特征。数值模拟计算结果与该矿山采场结构围岩变形变化相吻合,对深部采场设计、支护方式选择和安全生产管理提供了理论依据。     

深部工程模型试验的边界条件及其模拟方法探讨

随着岩石工程埋深的逐渐增大,地质力学模型试验的边界问题逐渐成为制约深部岩体模型试验科学性的关键因素之一。柔性加载技术的出现,实现了模型边界应力的均匀加载,但是仍然未能实现模型边界条件的严格相似。依据弹塑性理论,分析了硐室开挖前后实际围岩边界处的应力和位移的变化情况,揭示了现有加载边界条件模拟深部围岩赋存环境时的主要误差来源以及难以适应深部环境模拟的原因,提出以等效弹簧加载装置来模拟深部岩体试验模型边界条件的设想。根据位移和应力的等效推导了加载板等效弹簧刚度的计算公式,并讨论了该方法的优缺点。     

深部软岩巷道耦合支护方案的数值模拟

结合深部软岩巷道特殊的地质状况和围岩环境,分别采用“锚网+钢带+锚索+喷射混凝土”和“恒阻大变形锚杆＋钢带+底角注浆锚管”的耦合支护方案,并利用有限差分软件FLAC3D,对深部软岩巷道在开挖后出现的破坏情况进行了动态数值模拟,并对比分析了巷道在不同支护条件下的应力应变分布规律以及支护体的受力状况,为深部软岩巷道支护方案的选用提供了科学依据。     

某金矿深部开采地压研究

深部开采与浅部开采存在较大的不同,其中一个显著的特点就是高地应力。以某高地应力金矿深部开采为工程背景,基于数值模拟软件FLAC3D,对比分析留矿采矿法与使用三种不同强度充填材料的充填采矿法,研究采场在高地应力条件下的地压显现规律。通过研究发现随着采矿深度的加大,充填采矿法中采场顶部和底部的应力集中区、两帮围岩拉应力区范围及最大值均小于留矿采矿法,同时,围岩中产生的塑性区较小,说明充填采矿法较好地控制深部采场地压显现。     

地下矿山地应力场反演数值模拟研究

掌握岩体初始地应力场,尤其是其三向主应力的大小和方向,是进行地下巷道支护和采场结构参数 优化的基础。根据某铁矿地质资料及矿区内断裂构造,以有限元数值分析为基本手段,提出了考虑矿区 F1、F3、 F4、F9 断层构造运动、岩体自重等多因素的岩体初始地应力场反演思路。采用理论分析、三维地质建模和数值模 拟计算相结合的方法,考虑地层岩性、断层构造等因素,联合使用 Micromine、3DMine 及 Rhino 等几种软件建立矿山 三维地质模型,然后采用 FLAC3D 数值模拟软件对模型进行初始应力场计算平衡,得到初始应力场。该方法可以 较好地满足复杂和极复杂地质条件,特别是深部矿井复杂地质条件的地应力反演分析。     

贵州某硫铁矿采场顶板合理跨度优化数值模拟研究

合理的矿房跨度是保证矿山高效安全生产的重要因素之一。根据大林硫铁矿的采场布置情况,选用FLAC3D三维数值模拟软件,建立三维数值模型,结合矿山实际施加合理的初始条件和上部地应力,分别以16,18,20 m的矿房跨度按照爆破进尺和实际开采顺序对矿体进行模拟开挖,对开挖后的不同应力分布规律以及顶板位移情况进行研究分析比较,从而得出较优的矿房跨度为18m,为该矿的开采设计和高效安全生产提供了重要依据。     

上向分层充填法采矿的数值模拟研究

为了科学地评价矿区在水岩耦合条件下采矿过程中的矿柱稳定性以及地面沉降问题,避免工程经验类比法的不确定性和随意性,在工程地质勘察以及岩体物理力学试验的基础上,运用应力和位移的统一场理论,以司家营铁矿为工程背景,利用矿段的工程地质剖面图,在有限元数值分析软件ANSYS中建立精细的三维数值计算模型,导入FLAC3D数值模拟软件进行矿区在水岩耦合条件下的数值模拟,最后获得地表沉降云图、矿柱的应力云图以及渗流场的矢量分布图。在此基础上对矿山开挖过程中的地面位移、矿柱应力和渗流场的分布特征进行了分析,对上覆岩层及地表变形和矿柱承受的应力状况进行预测。最终成果不仅可以对现阶段矿山的开采过程提供一定的科学依据,同时对矿山的安全生产具有重要的指导意义。     

红透山铜矿深部斜坡道围岩发生层裂破坏数值分析

本文围绕红透山矿红透山矿深部-707m水平13#采场斜坡道围岩层裂破坏,通过现场工程地质调查、岩石力学实验、围岩应力分析,对13#采场斜坡道的围岩质量进行分析及岩体力学参数估算;在此基础上,应用FLAC3D分析回采对斜坡道围岩层裂破坏影响,开采矿体围岩在切向应力作用下,岩体微裂纹沿切向应力方向扩展、贯通,形成平行于开挖边界的宏观裂缝;数值分析采动过程斜坡道围岩层裂发生力学机制及其围岩应力场变化规律,数值模拟结果表明,深部斜坡道围岩高应力、采动应力以及爆破震动共同作用造成岩体产生层裂破坏。     

河北某矿地表与岩层移动及其预测预报数值模拟研究

根据已有的地质资料、所测得的岩石力学参数及建立的地应力分布模型,采用三维有限差分程序FLAC3D对河北某矿地表及岩层移动进行数值模拟研究,分析了采场最大主应力场、最小主应力场、破坏场和位移场的分布特征,圈定出了最终的地表塌陷边界。     

基于FLAC~(3D)的采空区注浆加固数值模拟研究

采空区结构复杂,易受外界因素影响发生失稳变形,在其上方兴建建筑物时为确保安全必须进行地基稳定性评价,根据评价结果采取相应的处理措施。由大量国内外工程实践可知,注浆是改良软弱地层和破碎地基的有效方法,是保证地下工程和地面建筑物安全运行的可靠手段。对采空区注浆加固机理、加固模型以及数值模拟中应注意的问题进行了较深入的分析,并以实测工程参数为依据,结合FLAC3D软件,从沉降变形、垂向应力的角度对采空区注浆加固问题进行了分析研究,为相关问题的施工与设计提供一定的借鉴。     

黄土沟壑区湿软地基处理的FLAC数值模拟

黄土沟壑区分布的湿软地基目前还没有系统的理论研究,其工程性质与一般软土有一定区别。为合理选择该类型软土的地基处理方案,结合实际工程,运用FLAC数值分析软件对湿软黄土地基不同处理情况下的应力应变进行了模拟,得出合理结论。由于黄土沟壑区湿软地基的地层结构较为类似,依据文中的数值模型可修改相应参数后用于其他相似断面,为地基处理方案的设计和施工提供依据。     

深竖井围岩变形破坏规律及控制技术

随着浅部资源消耗殆尽，越来越多的矿山逐渐步入深采阶段，同时，深部围岩控制问题逐渐突显，亟需开展深井围岩控制技术研究，为深井开采地压控制提供理论和技术支撑。以某深竖井工程实际情况为 工程背景，运用FLAC3D数值分析软件，开展了不同地应力条件下竖井围岩变形破坏数值分析研究。在此基础上，通过高应力竖井围岩控制技术优选，开展了不同卸压孔布置条件下高应力围岩钻孔卸压技术研究，并进 行了现场试验。结果表明：随着原岩水平主应力差的增加，竖井围岩中塑性区范围逐渐扩大，首先向最小主应力方向发展，逐渐呈现为“X”形塑性区；在剪切塑性区范围外的最大水平主应力方向施工卸压钻孔，能将 围岩应力峰值向深部转移，降低井壁及围岩的收敛位移。通过工程应用，井壁位移总量小于2 mm，位移速率远小于预警阈值，井壁处于健康状态，并存有一定的安全余量。研究反映出，所采用的柔性初支+现浇混凝土 井壁支护配合钻孔卸压技术能有效保障高应力条件下井壁的安全性和稳定性，应用效果较好。