东滩煤矿奥灰放水试验数值模拟

奥灰水是东滩矿下组煤安全开采的主要水害威胁和重点防治对象。东滩矿下组煤底板奥灰水压高达7.20~11.46 MPa,在不考虑底板受采动破坏影响下,奥灰对17煤的突水系数为0.077~0.158 MPa/m,最小值亦接近现有规程标准上限值(0.10 MPa/m)。为了查清奥灰含水层水文地质条件进而制定合理的奥灰水防治措施,基于矿井的水文地质条件及奥灰放水试验,建立了适合本矿井的水文地质模型,并利用地下水模拟软件Visual Modflow,计算了奥灰含水层水文地质参数。通过验证,该水文地质模型能够客观的反映奥灰天然流场,为今后预测矿井涌水量、奥灰疏降水量提供了依据。     

杨村煤矿二、四采区奥灰水放水试验及数值模拟分析

为防止杨村煤矿下组煤开采时发生底板突水事故,本文利用井下现有的水文地质观测孔,对奥陶系灰岩含水层进行了现场小型放水试验,并应用GMS软件模拟了地下水流场以获得水文地质参数。结果表明,奥灰水与十三～十四灰水在天然状态下无直接的水力联系,建议对十三～十四灰水采取疏水降压方式,对奥灰水采用避让措施,发现导水通道要及时进行处理。     

张集煤矿灰岩含水层数值模拟及涌水量预测

为了正确评价淮南煤矿张集煤矿灰岩含水层对煤层开采的影响,探明详细的水文地质条件,本文利用–536 m水平放水成果资料,利用GMS建立了张集煤矿C3I 组灰岩含水层水文地质模型及其数值模型,经识别和验证后,获得了灰岩含水层水文地质参数,并结合“突水系数”,进行数值模拟分析,计算水文地质参数,预计灰岩疏水量,并利用数值模拟参数分别模拟计算了–536 m、–565 m 水平、–566 m水平的安全开采下的疏放量,依据此次计算结果,给张集煤矿采煤过程中灰岩水的防治提供了一定借鉴。     

区域分解算法在井田放水试验模拟中的应用

奥陶系灰岩构造、岩溶发育,对许多井田安全开采构成严重威胁。利用放水试验及数值模拟方法可以有效地查明该含水层主要水文地质特征。运用区域分解法的基本思想对某井田放水试验进行数值模拟。根据井田内的主要构造分布及性质,选择界面上通量一致的条件将原问题分解为各子域问题,各子域内采用有限单元法求解。模拟结果显示区域分解算法可以有效的应用于矿区含水层地下水运动的数值模拟。     

淮南张集煤矿灰岩含水层数值模拟及涌水量预测

为了正确评价淮南煤矿张集煤矿灰岩含水层对煤层开采的影响,探明详细的水文地质条件,本文利用-536 m水平放水成果资料,利用GMS建立了张集煤矿C3Ⅰ组灰岩含水层水文地质模型及其数值模型,经识别和验证后,获得了灰岩含水层水文地质参数,并结合"突水系数",进行数值模拟分析,计算水文地质参数,预计灰岩疏水量,并利用数值模拟参数分别模拟计算了-536 m、-565 m水平、-566 m水平的安全开采下的疏放量。此次计算结果为张集煤矿采煤过程中灰岩水的防治提供了一定借鉴。     

柠檬酸对石灰岩溶蚀动力模拟及岩溶意义

柠檬酸对未清洗的石灰岩颗粒(直径0.15~0.25mm)的溶蚀模拟试验表明,石灰岩溶蚀释放的钙离子量呈对数式增加。随柠檬酸浓度(10mg/l,50mg/l,100mg/l)的增加,溶液的初始pH依次降低,而石灰岩颗粒溶出的钙离子依次升高,它们分别是去离子水溶出量的1.77、4.25、5.03倍。100mg/l柠檬酸,10×10-2atmCO2和50mg/l柠檬酸+5×10-2atmCO2对石灰岩微颗粒的溶蚀释放的钙离子量大致相当。这表明有机酸亦是岩溶动力系统重要的驱动力。     

淮北市地下水流数值模拟及水文地质参数不确定性分析

淮北市用水主要取自地下水,开采量大,开采布局不合理已引发一系列环境问题。建立可靠的地下水流数值模拟模型,对于定量评价淮北市地下水资源、优化开采布局具有重要的现实意义,而目前针对淮北市进行的地下水数值模拟研究尚不多见。在分析安徽淮北市水文地质条件的基础上,建立了研究区水文地质概念模型和地下水流数学模型。并应用灵敏度分析法及蒙特卡罗法对模拟层的水文地质参数进行不确定性分析。灵敏度分析结果表明,含水层的给水度或单位释水系数及弱透水层的垂向渗透系数对模拟结果的影响最大,获得了各层灵敏度最大的参数分区,可为今后野外勘察试验提供参考。蒙特卡罗法结果直观地反映出各层敏感性分布,进一步证明了确定性模型的合理性。     

煤矿区放水试验中示踪剂的运移规律

以地下水动力学的相关理论为基础,提出应用溶质运移模型对放水和示踪联合试验中获取的水量、水位及示踪剂浓度时间序列数据进行定量研究的方法。对裂隙介质溶质运移的基本规律、数学模型及其数值解法进行了系统的总结,对比各种解法的优缺点及其适用条件,并给出了联合试验溶质运移规律模拟分析的流程。     

基于FEFLOW的采区放水实验数值模拟与模型评估

采区安全开采受底板徐灰水,奥灰水威胁,确定含水层的富水性和准确的水文地质参数对于评价采区安全开采,评价徐灰水疏水降压可行性,正确预计工作面涌水量均具有重要的意义。基于有限元剖分方法的FEFLOW软件能对地下水流向进行模拟．其内置的PEST能有效地对模型的参数最优化,达到精确求参,从而增加模型的可行性和与实地水文地质条件的拟合度。     

邢台煤矿放水试验中的水质变化特征及水文地质条件分析

论述了邢台煤矿放水试验中的水质变化特征,并根据地球化学原理,利用指标组合、水质图像分析方法,把试验区水质分为典型奥灰水和大青水,大青水又分为三种情形,而且计算出各混合水中奥灰水的比例,从而得出该矿三个水文地质单元的富水地段及其补给源和补给强度。     

兴隆庄煤矿下组煤第一勘探区奥灰疏降水量数值模拟

奥灰水是兴隆庄煤矿石炭系太原组16、17煤（下组煤）开采的主要水害威胁和重点防治对象。在大规模水文地质勘探和深入分析研究区水文地质条件的基础上,精细模拟了下组煤首采区、中部、深部采区奥灰疏降水量及降至安全水头所需时间。模拟结果显示：首采区17煤奥灰疏降水量为2 050m3/h,降至安全水头所需时间约180d;中部采区16、17煤奥灰疏降水量分别为2 800m3/h、4 650m3/h,降至安全水头所需时间均约120d;深部采区16、17煤奥灰疏降水量分别为1 080m3/h、1 770m3/h,降至安全水头所需时间亦均约120d。综合分析认为,该疏降水量符合模拟区的实际水文地质条件,可以作为下组煤开采水平或采区防排水能力设计的依据。     

预应力锚索锚固效应的仿真试验与数值模拟研究

预应力锚固技术在岩土工程中已得到广泛应用,对其进行的研究工作也取得了许多成果,为论证已有成果并揭示其深层次的普适的工作机理,开展了室内大型仿真试验,并以仿真试验的结果为依据,验证有限元数值分析的力学模型,之后利用数值分析进一步延伸仿真试验结果,得出了有重要实用意义的结论.     

真空井点降水试验分析与数值模拟

基于某真空井点降水综合试验,建立了三维地下水流数值模拟模型,将模型模拟预测数据与试验观测数据进行对比,研究真空负压和井点间距对真空井点降水效果的影响,得出了真空井点周围渗流场的变化性状,提出了真空井点周围真空及重力场耦合区、耦合场与重力场过渡区和重力场区3个区的概念。得出了不同负压在不同井点深度条件下对地下水渗流场的影响变化。对比结果表明,建立的真空井点降水模拟分析方法,能够较好的模拟真空井点周围观测井水位与出水量的相关关系;分析方法可用于真空井点降水试验分析,且为真空井点降水设计提供了依据。     

粗粒土的离心模型试验与数值模拟

岩土工程数值计算中粗粒土常采用邓肯-张本构模型,为了验证该模型在轴向加载、卸载、侧向加载等复杂应力路径条件下的适用性,进行了粗粒土的三轴试验获取其力学特性及本构模型参数;根据相似性原理制作了堆石坝的离心模型试样,并采用与三轴试验同样级配与粒径的粗粒土进行复杂应力路径的堆石坝离心模型试验,试验中通过改变离心加速度模拟加载、卸载,利用上游蓄水模拟坝体的侧向加载;采用ABAQUS对离心模型试验进行三维数值模拟,并研究了模型箱侧壁摩擦系数与土体的初始应力对数值结果的影响。通过比较离心模型试验与数值模拟成果,表明土体的初始弹性模量对计算结果影响较大,初始应力应选择自重作用下的应力场;邓肯-张本构模型能较好地描述堆石坝的加载应力路径,而模拟卸载应力路径有一定的差异,需要改进邓肯-张本构模型中卸载模量的确定方法。     

灌注桩动力特性试验与数值模拟研究

结合某风洞建设项目现场桩基动力特性试验,采用三维有限差分模拟软件FLAC^3D建立双桩模型基础进行计算机仿真,分析结果与试验数据吻合良好,验证了基于桩−土−结构共同作用开展数值模拟求解设备荷载作用下桩基础动力响应方法的合理性。进一步建立灌注桩后注浆模型,探讨采取不同桩侧阻力和桩端阻力增强系数对桩基动力特性的影响。结果表明：灌注桩后注浆对竖向振动的共振频率没有影响,对水平回转振动的共振频率、最大振幅、地基抗剪刚度系数和地基水平转向第1振型阻尼比的影响均很小;灌注桩后注浆能起到提高桩基抗压刚度、减少桩基最大振幅的效果,但相对于未注浆其效果有限。     

散粒体间接触面单剪试验及数值模拟

完成了两种散粒体间接触面的单剪试验,对试验过程进行了有限元数值模拟,对比了刚塑性、理想弹塑性和Clough-Duncan接触面本构模型对计算结果的影响,并分析了计算模型的破坏过程。计算取得了与试验基本一致的接触面破坏规律。结果表明,用刚塑性模型描述两种散粒体间接触面的本构关系是合理的。     

分岔隧道模型试验与数值模拟超载安全度研究

超载试验能得到隧道的超载安全度,通过大型地质力学模型对分岔隧道进行了超载试验,模拟了分岔隧道在不同侧压系数下围岩的变形、应力分布和破坏情况。同时,应用三维数值分析软件对模拟区域进行了模拟。模型试验和数值模拟结果分析表明,随着侧压系数K的增加,分岔隧道的侧向位移增加,拱顶位移由向下变为向上;当侧压系数为K=3.5时,应力达到极限;当侧压系数K≥4.0时,位移突变,最终最大位移达到100 mm;塑性区骤增,隧道拱顶围岩开始开裂,且有块体掉落。分岔隧道的拱顶和两帮是最易破坏的区域,隧道超载安全度为3.5。