构造应力场数值模拟方法

构造应力场的数值模拟是地质动力区划方法的重要组成部分，为此，本文开发了两个程序、一个是有限元程序。用于水平剖面应力计算。一个是边界元程序，用于铅直剖面应力计算，在中俄专家用地形图等综合方法确定出的矿区断块系统及最大主应力方向的基础上，对东北某矿区构造应力场进行了数值模拟，划分出了高应力区。     

构造应力场数值模拟方法

构造应力场的数值模拟是地质动力区划方法的重要组成部分。为此．本文开发了两个程序，一个是有限元程序，用于水平剖面应力计算，一个是边界元程序。用于铅直剖面应力计算。在中俄专家用地形图等综合方法确定出的矿区断块系统及最大主应力方向的基础上，对东北某矿区构造应力场进行了数值模拟，划分出了高应力区     

特厚煤层综放开采应力场的数值模拟研究

为掌握综放工作面开采过程中矿山压力显现规律,应用FLAC数值模拟软件对塔山矿特厚煤层综放开采应力场进行了数值模拟研究,得出了开采影响下的采场应力分布规律,并与微地震监测结果进行了对比,得到了岩层受采动影响下的应力分布情况与岩层运动规律。     

主干断裂的派生应力场探讨

本主要依据地质力学原理，分析研究主干断裂的派生应力场。利用派生应力场中产生的各组不同方向，不同力学性质，不同断层性质的特点，定性预测工作面或采区内小构造发育的部位及方向，判定掘进迎头所遇断层的性质，指导现场施工。     

坚硬顶板断裂过程的数值模拟

本文给出了采用数值模拟方法研究开采过程中坚硬顶板断裂过程的原理，并对大安山矿７０２工作面的老顶来压规律及顶板垮落、断裂破坏过程进行了数值模拟研究，模拟结果为该矿的顶板管理提供了科学依据     

坚硬顶板断裂过程的数值模拟

本文给出了采用数值模拟方法研究开采过程中坚硬顶板断裂过程的原理，并对大安山矿７０２工作面的老顶来压规律及顶板垮落，断裂破坏过程进行了数值模拟研究，模拟结果为该矿的顶板管理提供了科学依据。     

中部槽焊接残余应力场的数值模拟

针对中部槽焊接易出现焊接裂纹的现象,基于SYSWELD有限元软件,针对某型号中部槽多层多道焊接的残余应力场进行了数值模拟研究。利用修正的双椭球热源,模拟了双丝电弧焊枪的移动加热过程,得到了焊后空冷至3 600 s时的残余应力场,绘制了沿焊缝和垂直焊缝2个不同路径上的残余应力曲线。研究结果表明焊缝与中板连接一侧的焊趾处纵向残余应力大于焊缝区新材料屈服应力,这是中部槽出现焊接裂纹的主要原因。     

单水平应力主导型应力场对深部巷道稳定性影响的数值模拟研究

在煤矿开采中,不同的应力场对巷道的影响方式、破坏方式不同,提出煤矿井下3种类型应力场的各自特点。通过数值模拟方法,分析了单水平应力主导型应力场对深部巷道垂直应力、水平应力、最大水平应力,巷道围岩变形,塑性区的影响规律。研究表明,随着水平应力增大,巷道顶板下沉量、底鼓都明显增加,两帮位移也显著增加,但幅度没有前两者大。水平应力是决定巷道顶板岩层变形和破坏的关键因素。但大水平应力下两帮煤层的挤出变形也不可忽视。     

水平应力场条件下沿空巷道锚杆支护数值模拟分析

使用ANSYS有限元数值模拟软件,开发了三维沿空巷道锚杆支护辅助设计系统,对水平应力场条件下沿空巷道锚杆支护的作用机理进行了数值模拟分析,主要研究了在水平应力场条件下不同锚杆长度、不同初始预紧力锚杆支护对巷道顶底板的稳定性的影响,分析了沿空巷道顶底板离层的变化规律,提出了指导现场生产的建议。     

三维数值模拟搅拌头温度与应力场分布

用Deform-3D软件建立了搅拌摩擦焊三维热-力耦合模型,模拟焊接过程中搅拌头温度和应力场的分布状态.结果表明,温度和应力场受搅拌头结构影响显著,搅拌针锥度减小、根部和端部直径减小,摩擦阻力和摩擦产生的热量减小,导致搅拌头的温度和应力场随之减小;搅拌针三平面切面深度增大,导致搅拌头的温度和应力场也相应增加,其中处于搅拌针前进侧的等效应力显著提高.     

复采区顶板断裂数值模拟研究

针对圣华煤业3~#煤旧采区存在遗留空巷和煤柱特点,对其回采过程中顶板初次断裂和周期断裂边界条件进行了探讨,并根据薄板理论,把顶板依据不同边界条件形式对顶板断裂过程进行了数值模拟。分析出了顶板在承受上部载荷以及采空区煤柱支撑作用下薄板断裂的特征,以及在顶板初次垮落和周期垮落过程中的裂纹发展规律,对后期工作面顶板支护提供了相应的理论基础。     

断层断裂过程的数值模拟

逆断层的错动角度、错动的位移量以及土体性质等都会对上覆土层造成不同的影响。利用美国Cornell大学断裂力学小组开发的Franc2d有限元软件,对断层地表露头位置、断层在土体中传播模式以及断层的不同厚度与断层水平扩展距离间的关系,断层不同厚度与断层抬升的垂直高度间的关系进行断层错动的模拟,得出一些有意义的结论。     

24110工作面采动岩体应力场与损伤场数值模拟研究

为揭示采动应力场及岩体损伤场的变化规律,运用ANSYS数值模拟软件对十矿己四采区己15-16-24110采面开采扰动条件下的应力场与岩体损伤场分布与演化规律,进行了数值模拟实验.实验结果为采煤工作面矿压管理和动压灾害防治取得了参考数据.     

动力扰动诱发顶板断裂的数值模拟分析

顶板突然断裂时易诱发冲击矿压灾害,造成重大伤亡事故.为了研究顶板突发断裂的诱导因素,采用FLAC3D软件的动力学模块分析了动力扰动对顶板稳定性和断裂规律的影响,以及不同扰动强度下顶板破坏规律.结果表明,动力扰动造成顶板剪切破坏,在煤壁上方形成剪切带,从而易导致顶板突发剪切断裂破坏,增大了发生顶板灾害的可能性.且随着扰动峰值增加,扰动破坏影响强度和影响范围都显著增大.结论对制定合理的顶板灾害预防措施有着重要指导作用.     

受地应力影响岩石炮孔松动爆破应力场数值模拟研究

选用合适的参数和模型,利用ANSYS/LS-DYNA数值分析软件对受地应力影响岩石炮孔松动爆破应力场进行模拟研究,结果表明:受地应力的影响,炮孔周围岩石中的爆炸分布、岩石质点位移、岩石的破裂等都将发生变化,应力场强度受到了一定的制约,质点运动速度衰减得更快,爆破裂缝的发展长度减小。     

煤矿井下小断层的应力场分布数值模拟研究

从理论和数值模拟两方面分析了煤矿井下断层的力学特征,给出构造应力场的微观解释,并根据断层形成的力学模型描述了主应力轴与剪断面的相互关系。在理论分析的基础上运用数值模拟软件FLAC3D分别建立不同角度的断层,并对断层面附近应力场进行了模拟,得到断层端部应力集中程度、断层中部应力、原岩应力、断层倾角等因素的相互关系。对理论分析和模拟结果进行了对比,并根据煤与瓦斯突出综合假说,结合贵州某矿实例分析了断层附近突出高发的原因和应对策略。     

个旧高松矿田构造应力场数值模拟研究

随着成矿理论的逐步发展,利用数值模拟对成矿动力学过程进行反演,为矿体的形成与改造提供地应力场素材已经成为新兴的成矿学研究手段。构造应力场是研究矿区动力学的重要组成部分,基于有限元分析软件ANSYS对高松矿田构造应力场进行数值模拟。在总结近年来研究区所取得的勘察结果的基础上,实地勘察实践,从区域地质特征入手,采用成矿构造数值模拟,对区内成矿机理进行了研究,总结了区内成矿规律,对后续研究区开采工作起到指导作用,为进一步找矿提供依据。     

煤层底板采动应力场及变形破坏特征的数值模拟研究

采用FLAC3D数值模拟软件对煤层底板下不同深度处岩体应力场及位移场分布特征进行模拟,得出了采动过程中煤层底板最大破坏深度及最易破坏位置。研究结果表明,运用数值模拟方法,可以较为全面地揭示采动条件下底板岩体的应力场、变形破坏特征及破坏范围、深度,有利于选择、优化设计方案,同时减少试验时间,提高矿井的经济效益与社会效益。     

原岩应力场作用下的锚杆支护应力场及作用分析

为研究原岩应力场作用下的锚杆支护应力场及锚杆支护作用,采用UDEC-Trigon数值模拟方法,对不同预紧力及不同支护密度下的支护应力场及锚杆支护作用进行系统。研究表明:基于UDEC-Trigon方法提出了一种考虑原岩应力场及节理因素作用下获取锚杆支护应力场的合理方法;锚杆支护应力场分布特征与预紧力及支护密度紧密相关,预紧力对支护应力场影响更大;低预紧力时支护应力场呈零星、不连续分布,高预紧力时呈连续、整体分布;锚杆支护应力场与巷道围岩强烈变形破坏区呈你大我小、你小我大的动态博弈机制;高预紧力锚杆支护提供的主动约束力不仅可限制节理张开,还能增大节理面抗剪能力,抑制节理滑移,控裂效果显著;锚杆支护应力场由锚杆预应力场及锚杆抑制围岩变形破坏本该释放的应力两部分组成,前者表现为锚杆支护对无变形破坏围岩的加固效应,后者是锚杆支护对围岩变形破坏的主动及被动约束控裂作用结果。预应力场只占锚杆支护应力场的一小部分,但锚杆预紧力对锚杆支护应力场的产生及分布有极大的影响。     

排土场堆排过程的应力场演变特性与稳定性评价

在排土场堆排过程中随着高度的增加,基底软岩与排土场内部塑性变形及破坏区增大,文中应用三维数值模拟方法对排土场内部与基底应力场演变规律进行了分析,据此确定其破坏模式。在此基础上应用滑移场理论方法对滑移面进行了搜寻,将两者对比确定滑面,并进行稳定性评价,由此提高了排土场安全评价的可靠性,以确保矿山全安生产。