北京市门头沟规划新城国矿采空区引起地面变形的预测研究

门头沟规划新城位于门头沟区东南,主要包括龙泉、永定两镇,总面积87km2,该区地下有大面积国矿采空分布,地下采空对地面变形的影响变得非常敏感。本文在对国矿采空区分布资料分析的基础上,利用FLAC3D拉格朗日元分析技术,建立了大型复杂三维数值模型,预测了地下采空引起的地面变形分布。分析认为,国矿采空引起的地面变形主要集中在天桥浮官厅一带、岳家坡赵家洼一带,沉降最大量值28mm,并且分布的范围有限。     

地震诱发滑坡复活机制的FLAC~(3D)数值模拟分析

地震是影响斜(边)坡、滑坡稳定性的主要因素之一。白龙江上某大型滑坡经顺层斜坡发生倾倒变形而成,天然状态下处于基本稳定状态,在"5.12″汶川地震作用下,该滑坡有整体复活迹象,其后缘周界形成了连续贯通的拉裂缝、错动台阶,尤其是滑坡下游区变形拉裂较明显。本文以该滑坡在地震作用下发生复活为例,在分析滑坡所处的区域地质条件的基础上,详细研究了滑坡的基本特征以及地震作用导致滑坡复活的现象、特征,然后利用FLAC3D软件内置动力分析模块对该滑坡复活机制进行了分析、研究。数值分析表明,地震作用下滑坡变形破坏受坡体形态的影响较显著,滑坡对地震波具有明显的放大效应;同一地震动条件下,滑坡体相对周边处于稳定状态基岩边坡对地震更为敏感。这较好地解释了"5.12″汶川地震作用下,该滑坡的复活原因。     

西南某电站右岸开挖边坡稳定性的FLAC~(3D)分析

西南某大型水电站引水发电洞进水口边坡顶部在开挖过程中出现带状裂缝 ,引起了多方的极大关注。在对该边坡系统的地质调查基础上 ,确立了其变形破坏模式 ;通过FLAC3D模拟开挖过程 ,客观地验证了实际开挖过程中边坡的变形及其顶部平台出现的裂缝 ;并预测了在采取加固措施后边坡内部变形趋势。经计算 ,开挖面临空方向最大位移量达到 5 .4cm。此后 ,经过有效的锚固处理 ,边坡经过变形和应力的调整 ,总体上趋于稳定 ,为确保进水口隧洞的顺利开挖提供了科学依据     

煤矿排土场边坡变形失稳特征FLAC~(3D)模拟分析

煤矿排土场边坡是一类特殊的人工堆积边坡,它的变形破坏具有自身的特点。由于其堆积材料的特征性,使得煤矸石堆积体及其下部粘土层具有较强的应变软化特征。本文结合四川某煤矿排土场边坡,运用FLAC3D程序对该排土场边坡失稳变形特征进行三维数值模拟分析,分析结果表明:①通过参数软化重现该类边坡失稳变形过程是可行的;②可以通过边坡位移特征寻找其滑面形态和失稳区域;③最大不平衡力是否收敛可以判定边坡的稳定状态。④模拟结果与实际吻合。     

FLAC3D在露天转井工开采条件下地表沉陷预测及边坡稳定性分析中的应用

在露天转井工开采条件下,地下开采引起的地表沉陷以及井工开采对露天边坡的稳定性影响预测一直是矿山开采过程中的重大技术难题。针对当前两者计算方法均存在的不足,本文应用FLAC数值模拟方法,对山西平朔安太堡煤矿B902井工开采工作面进行了分步开挖模拟,总结出了地下开采引起的地表沉陷规律,并对地表沉陷位移值进行预测及边坡稳定性进行分析。与现场实测位移资料对比结果表明,FLAC3D以实际的煤岩物理力学参数为计算依据,克服了常用的计算方法的不足,其结果与现场实测结果比较接近,为露天转井工开采条件下地表沉陷预计及边坡稳定性分析探求了一种新的简单易行的方法。     

澜沧江某电站左岸地下洞室群围岩稳定性的FLAC~(3D)分析

在岩体结构模型概化的基础上,采用FLAC3D数值分析方法,系统研究了澜沧江某大型水电站大跨度、高边墙地下洞室群开挖完成后围岩的二次应力场、变形场和塑性破坏区的变化特征。总结了地下洞室群围岩应力、变形和破坏区的分布特征和变化规律,为洞室群稳定性评价和工程施工设计提供了基础资料和参考依据。     

FLAC3D在海底隧道涌水量预测中的应用

通过分析FLAC3D软件的基本特征、解析特点和本构模型,在分析研究区地质条件的基础上,采用半无限空间的水文地质计算模型,确立了研究区的模拟方案。结合某海底隧道具体水文地质和工程地质情况,以其中的9个典型剖面模拟计算为例阐述了其在海底隧道涌水量预测中的应用。将计算结果与经验解析法的结果进行了比较分析,阐述了FLAC3D数值模拟法的适用条件和工况。总结出了一些有益于隧道施工组织设计和排水设计的结论,对指导工程实践具有一定参考价值。     

山东新泰煤田采空区地面变形特征及影响因素

矿山采空区地面变形受多种因素影响和制约,同一矿层在不同地质条件和开采条件下,不仅地面变形形式及其发生、发展过程存在明显差异,而且造成的危害程度差别很大。因此,开展矿山采空区地面变形及影响因素研究,将有助于推动矿山地质环境和地质灾害的科学防治。     

钻孔充填压浆法在采空区治理中的应用——以湖南省邵东某石膏矿采空区为例

矿山开采形成的采空区往往会给地表建筑物带来破坏，对采空区的治理方法也有多种，针对湖南某石膏矿采空区的分布与埋藏特征及其工程地质条件，采用了钻孔充填压浆法进行了治理。实践证明钻孔充填压浆法对采空区的治理具有成本低，设备简单，技术可靠，效果明显，有进一步推广的意义。     

基于FLAC3D和DEM数据的缓倾斜煤层开采沉陷分析

宁夏石嘴山矿区位于西部黄河流域,其煤矿采空区沉陷导致地表生态和环境问题频发,对其采煤沉陷分析将对西部黄河流域煤矿区的环境修复有一定的积极作用。为研究缓倾斜煤层采空区围岩应力与位移场演化特征,以宁夏石嘴山矿区为对象,基于FLAC3D数值模拟软件,建立缓斜煤层开采三维数值模型,计算分析采空区围岩应力、塑性区及位移变化规律,并基于两时相DEM叠加统计分析地表位移变化,与数值模拟结果进行相互验证。结果表明:地下开采引起应力重分布,采空区顶板及煤柱出现明显的应力集中现象,最大主应力呈现从煤层顶板向地表递减的变化趋势;越靠近采空区顶部的岩层垂直位移越大,随着远离采空区逐渐减少,开采完成后地表垂直位移最大值约12 m;随着采空区面积的不断增大,采空区四周及角隅处塑性区逐步延伸扩大,且以剪切破坏为主;地面沉陷盆地不对称,2个沉降中心均发生在沉陷盆地中部且偏下山方向,下山方向比上山方向影响范围更大;数值模拟计算的沉降量与两时相DEM叠加统计分析的变化量结果及趋势基本一致,研究成果可为煤炭安全开采提供参考依据,为地表沉降监测提供新方法。      

特大采空区上覆岩层地压与地表塌陷灾害监测研究

大红山铁矿采用无底柱分段崩落法开采形成了3个规模巨大的采空区,采空区上覆岩层移动与地表开裂塌陷将导致露天采场发生滚石地压灾害、井下采场产生空气冲击波次生地质灾害、地表与井下发生泥石流地质灾害等。针对上述问题,采取了多通道微震监测、非接触式岩移实时监测、基于手持式GPS仪的地表开裂范围监测和基于全站仪的地表沉降与水平移动监测的多种综合地压监测手段,对上覆岩层崩落高度、上覆岩层下沉变形量、地表开裂范围和地表沉降与水平移动等进行了监测,通过两年的监测获取了大量的监测数据,经分析表明,采空区上覆岩层崩落高度约在+1 090⁺1 060 m,上覆岩层+1 090 m平巷内观测点累计沉降量为1 350 mm,地表开裂范围位于以岩移角为75°划定的地表岩移范围内,地表测点最大累计沉降与水平移动量为1 779与948 mm,上覆岩层与地表的变形移动活动处于稳定渐进可控的状态,目前不会发生上述地压地质灾害。     

三维区域地面沉降数值模拟

由于地裂缝研究及地表变形监测技术（例如GPS,InSAR等）的快速发展,抽取地下水引起的地层水平位移受到关注。传统区域地面沉降模型虽然求解快速但不能模拟水平位移;比奥模型虽然能够模拟土体的三维变形,但模型求解的计算量较大,较少应用于大尺度的区域地面沉降数值模拟。为解决以上问题,推导了解耦三维地面沉降数学模型,模型推导过程显示：比奥模型假设法向总应力和不变,则可简化为解耦三维地面沉降模型;解耦三维地面沉降模型假设土体仅有垂向一维变形,则可简化为传统区域地面沉降模型。同时通过数值试验验证了解耦三维地面沉降模型可以作为比奥模型的替代模型和传统区域地面沉降模型的改进模型,用来模拟抽取地下水引起的三维区域地面沉降。     

FLAC3D在深基坑开挖与支护数值模拟中的应用

运用FLAC3D软件对武汉长江过江隧道江南明挖段深基坑进行了开挖与支护模拟。计算中采用摩尔-库仑弹塑性模型,基坑围护结构与土体之间的接触面运用接触单元。通过计算得出不同开挖阶段的地表沉降、基底隆起和墙后土体水平位移,为工程设计与施工提供参考。     

基坑降水引起地面沉降的实时预测

由于基坑降水引起周围土体应力的重新调整,造成基坑相邻建筑物地基不均匀沉降,情况严重则造成相邻建筑物破坏,因此对不均匀沉降量的预测具有现实意义。利用地下水动力学的非稳定流原理及土力学基本理论,介绍了基坑降水设计中引起周围地面沉降的实时预测方法,探讨了不同土层在降水过程中孔隙水压力消散对土层固结的影响,通过实例分析了公式中不同参数的取值合理性,编制了相关程序。该方法对分析、预测由于基坑降水所引起的周围地面沉降有一定参考价值。     

邓肯-张本构模型在FLAC3D中的开发与实现

根据FLAC3D软件提供的二次开发平台,利用VC++环境在FLAC3D软件中实现了邓肯-张本构模型的开发,设计了一系列三轴试验的模拟算例对模型开发的正确性进行了验证。给出了在FLAC3D中开发本构模型的基本步骤和编程要点,为其他用户进行本构模型的修改提供了借鉴和参考。由于FLAC3D开发环境的特点,用户编写的本构模型和软件自带的本构模型的执行效率处在同一水平。     

山东省巨野煤田采空区塌陷预测与治理规划

巨野煤田是目前华东地区埋藏最深、探明储量最多、集中开采面积最大的整装优质煤田。规划建设的6个矿井即将全部投产。个别已采矿井的部分采区已经出现塌陷迹象,矿区生态环境开始面临重大威胁。论文在论述矿区生态与地质环境背景基础上,预测了采空区塌陷产生的影响情况,提出了塌陷区土地复垦与生态环境治理规划方案。为加强矿区环境保护、保持区域经济社会可持续发展提供了科学指导。     

InSAR技术在监测煤矿区地面沉降中的应用

在安徽北部由于开采煤矿造成多处不同程度的地面沉降,利用卫星合成孔径雷达干涉（In—SAK）技术监测这些地面沉降的分布范围及幅度等信息,并分析其发展趋势是非常有必要的。     

考虑滞后作用的地面沉降阿尔蒙分布预测模型

地面沉降相对于地下水水位变化具有滞后性。本文尝试建立了考虑滞后作用的地面沉降阿尔蒙分布滞后模型,并对收集到的沧州地区某时段内的地面沉降量进行了模拟预测,预测结果与灰色GM(1,1,)预测模型和神经网络预测模型的预测精度进行了对比。结果表明,阿尔蒙分布滞后模型的预测结果优良,预测精度相比较另两种方法均有提高,可以应用到地面沉降的预测问题中。     

苏锡常地区地面沉降监测方法体系建设

运用精密水准测量、自动化监测、GPS测量、In SAR监测、光纤监测等多种技术手段开展了苏锡常地区地面沉降监测工作。随着地面沉降时空动态的不断演变,不同监测技术手段的应用效果出现较大差异,需要探讨动态变化的地面沉降条件下不同监测方法的适用性,并以此建立更为高效、可靠的监测方法体系。笔者在总结以往工作基础上,对所使用的方法进行了梳理和总结,分析了不同方法的优缺点及其适用性,提出应根据工作程度实施各种监测技术方法搭配及集成应用的监测方法体系的结论。     

应用MATLAB接口程序建立复杂地质体FLAC3D模型

FLAC3D非常适合于模拟大变形问题,尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等领域有其独到的优点,但是FLAC3D非完全可视化的建模方式和网格划分方法大大限制了FLAC3D的通用性。通过编写MATLAB接口程序生成FISH脚本程序,完成了复杂地质体的建模,并以天子庙隧道为例说明建模的可行性与高效性。