基于應(yīng)力邊界法厚大礦體采場結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)值模擬優(yōu)化研究.pdf

1、隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)值模擬仿真分析已廣泛用于巖土及地下工程的研究和設(shè)計中，其費用比物理模型低，且能定量地計算和分析回采過程中采場圍巖中的應(yīng)力大小、位移變化規(guī)律和塑性區(qū)發(fā)展情況，確定它們每步回采的動態(tài)變化過程，從而對采場圍巖的穩(wěn)定性狀態(tài)作出判斷。 數(shù)值模擬的初始地應(yīng)力場是否與實際地應(yīng)力場吻合，是決定地下工程數(shù)值模擬是否成功的基本條件。雖然現(xiàn)場實測是提供地應(yīng)力資料最直接的方法，但是各測點的測量成果僅反映了測點局部應(yīng)力場特征，

2、然而，在工程現(xiàn)場由于場地和經(jīng)費等原因，不可能大面積進行實測。本文以吳莊鐵礦為研究對象，完成的主要工作有： 1、對采場圍巖破壞機理及失穩(wěn)判據(jù)進行了闡述，并對目前比較常用的圍巖強度判據(jù)、容許極限位移量以及塑性區(qū)的是否相互貫通三種判據(jù)進行了分析。因為影響采場圍巖穩(wěn)定性的因素眾多，關(guān)系錯綜復(fù)雜，本文采用三種判據(jù)對采場圍巖穩(wěn)定性進行綜合判斷。 2、根據(jù)工程區(qū)域內(nèi)有限的地應(yīng)力觀測值，并結(jié)合地形、地貌資料，采用了應(yīng)力邊界法對初始地應(yīng)力

3、場進行擬合。應(yīng)力邊界法為FLAC3d模擬巖土工程的初始地應(yīng)力場提供了新的思路，即在形成初始地應(yīng)力場過程中，計算模型不設(shè)速度邊界條件，僅在模型表面根據(jù)地應(yīng)力觀測值施加應(yīng)力邊界條件并保持恒定。 3、在初始地應(yīng)力場計算過程中，分析了彈性一步求解法的不妥之處，本文提出了采用分階段彈塑性兩步驟求解法生成初始地應(yīng)力場。該方法在應(yīng)力初始化過程中具有很大的靈活性，得到的初始地應(yīng)力場也更符合現(xiàn)場實際。 4、通過上述數(shù)值模擬方法反演得到的初

4、始地應(yīng)力場，對30種不同采場結(jié)構(gòu)參數(shù)方案進行了大量的數(shù)值模擬計算，并對回采過程中采場圍巖應(yīng)力、位移變化規(guī)律及塑性區(qū)分布情況進行了詳細的分析比較。 5、根據(jù)上述計算結(jié)果，繪出了采場跨度與頂板拉應(yīng)力之間、采場長度與頂板拉應(yīng)力之間的關(guān)系曲線以及它們對頂板巖層拉應(yīng)力的聯(lián)合影響曲面。研究結(jié)果表明：采場跨度對采場頂板巖層穩(wěn)定性的影響遠遠大于采場長度。采場頂板的暴露面積大小不是決定采場頂板巖層的穩(wěn)定性的惟一因素，頂板暴露面的形狀對頂板巖層穩(wěn)定