基于DEM的坚硬顶板水力压裂卸压开采耦合模拟方法 被引量：1

1

作者 张洪伟 周传洪 +6 位作者 何杰 杨青帅 叶志伟 张世雄 芮旭升 詹令业 任博涵 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期39-49,共11页

坚硬顶板水力压裂卸压技术成功解决了煤矿厚硬顶板难垮致灾问题。其中,地层尺度“水力压裂+卸压开采”耦合数值计算是揭示坚硬顶板卸压-运移规律、优化施工参数的重要途径。采用离散单元数值计算软件,分析了小尺度岩体水力压裂参数,提... 坚硬顶板水力压裂卸压技术成功解决了煤矿厚硬顶板难垮致灾问题。其中,地层尺度“水力压裂+卸压开采”耦合数值计算是揭示坚硬顶板卸压-运移规律、优化施工参数的重要途径。采用离散单元数值计算软件,分析了小尺度岩体水力压裂参数,提出了“水力压裂+卸压开采”耦合实现方法,通过分离式求解组装流固模块,提升了地层尺度高密度网格模型的计算效率,并开展了相应的工程算例分析。结果表明:小尺度试样的水力压裂曲线可分为水压积聚期、裂纹扩展期、裂纹平缓扩展期等阶段;增大压裂液排量有利于形成具有复杂形态的水力裂缝。水力裂缝与层理弱面相互作用时,出现止于层理面滤失、穿越层理面扩展、滤失后继续穿越扩展等现象。将地层尺度水力压裂产生张拉裂隙的精准位置分离出来,重新嵌入固体力学模块中,提出了地层尺度模拟“水力压裂+卸压开采”的高效计算方法。通过坚硬顶板水力压裂卸压开采算例分析表明,硬岩中水力裂缝以垂向发育为主,遭遇层理面后,主要表现为层间滤失现象,也会出现穿层扩展、扭转等情况。水力压裂卸压后,坚硬顶板垮断更早、垮冒更充分,采空区压实程度也更高,悬顶结构得到改善。最后,探讨了坚硬顶板水力压裂卸压开采升尺度模拟的必要性、优化性和扩展性。 展开更多

关键词 离散单元法 udec 水力压裂 裂缝扩展 地层尺度 坚硬顶板

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基于UDEC的隧道掘进机滚刀破岩数值模拟研究 被引量：41

2

作者 莫振泽 李海波 +4 位作者 周青春 何恩光 邹飞 朱小明 赵羽 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期1196-1202,1209,共8页

现今全断面隧道掘进机(TBM)施工方法在长大深埋隧道工程中已被广泛采用,对滚刀破岩关键技术的进一步认识具有重要的工程价值。为了研究滚刀破岩机制,分析刀圈断面形态、岩石强度和节理角度对其的影响,运用UDEC方法建立了滚刀贯切岩石的... 现今全断面隧道掘进机(TBM)施工方法在长大深埋隧道工程中已被广泛采用,对滚刀破岩关键技术的进一步认识具有重要的工程价值。为了研究滚刀破岩机制,分析刀圈断面形态、岩石强度和节理角度对其的影响,运用UDEC方法建立了滚刀贯切岩石的二维数值系列模型,对TBM滚刀破岩过程进行了仿真。分析表明:滚刀破岩是滚刀下岩石拉破坏和剪破坏的综合反映,拉破坏是裂纹萌生与扩展的主要驱动机制;刃宽较大的平刀与刃角较大的楔刀破岩效果较好;平刀与楔刀在软岩中破岩效果相近,平刀在硬岩施工中比楔刀的破岩效果好;滚刀对节理角度为30°～60°的岩石破坏效果较好,由于楔刀的"劈裂"作用,楔刀比平刀更适合用于贯切含有节理的岩石。 展开更多

关键词 隧道掘进机 滚刀 破岩机制 udec 数值仿真

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基于UDEC的边坡稳定性分析 被引量：15

3

作者 刘振有 王来贵 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2007年第S2期113-115,共3页

为了露天矿边坡有更好的治理,为其加固和生产提供理论依据,采用离散元软件UDEC模拟边坡失稳状态,探索边坡失稳的新理论和方法。结果表明:边坡的失稳主要受顺坡向的节理面和F1等断层控制。它在将来某种条件下的失稳破坏并会形成前端整体... 为了露天矿边坡有更好的治理,为其加固和生产提供理论依据,采用离散元软件UDEC模拟边坡失稳状态,探索边坡失稳的新理论和方法。结果表明:边坡的失稳主要受顺坡向的节理面和F1等断层控制。它在将来某种条件下的失稳破坏并会形成前端整体的滑动破坏模式。随着变形块体的下滑破坏,整体坡段也随之逐渐的失稳破坏说明离散单元法模拟的结果与工程地质特征相吻合,采用离散法模拟边坡失稳是完全可行的,为计算露天矿边坡失稳又增加了一种有效的分析方法。 展开更多

关键词 离散单元法 udec 边坡失稳

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基于UDEC的复杂条件下放顶引起的地表沉陷规律研究 被引量：9

4

作者 张国权 盛建龙 +1 位作者 孙明伟 韩峰 《金属矿山》 CAS 北大核心 2012年第6期145-148,共4页

矿区地表沉陷是制约地下采矿工作的一个重要因素,在地下矿体开采过程中,岩体逐步松散冒落充填采空区并向上传递至地表,从而引起地表变形移动,不可避免地对地表构筑物及各种设施造成破坏。以金山店铁矿东区为例,利用离散元软件UDEC模拟... 矿区地表沉陷是制约地下采矿工作的一个重要因素,在地下矿体开采过程中,岩体逐步松散冒落充填采空区并向上传递至地表,从而引起地表变形移动,不可避免地对地表构筑物及各种设施造成破坏。以金山店铁矿东区为例,利用离散元软件UDEC模拟了该矿区2#矿体-130 m水平以上矿体开挖以及-270 m放顶工程引起的地表移动变形,探究了二者所引起的地表移动变形规律,为矿山后续工作的开展提供理论依据。 展开更多

关键词 离散单元法 udec软件 放顶 地表沉陷

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板集煤矿导水裂隙带发育高度研究 被引量：9

5

作者 白林杨 李迎富 孔朋 《中国矿业》 北大核心 2024年第1期170-178,共9页

板集煤矿110504工作面平均煤层厚度6.1m,属于厚煤层开采,上覆平均厚度约1.6m和75m处存在含水层,矿井安全生产受顶板含水层威胁严重,亟需开展导水裂隙带发育高度研究。本文开展数值模拟研究了覆岩裂隙演化规律,通过运用UDEC 7.0软件建立... 板集煤矿110504工作面平均煤层厚度6.1m,属于厚煤层开采,上覆平均厚度约1.6m和75m处存在含水层,矿井安全生产受顶板含水层威胁严重,亟需开展导水裂隙带发育高度研究。本文开展数值模拟研究了覆岩裂隙演化规律,通过运用UDEC 7.0软件建立开采模型描述工作面推进过程中的导水裂隙带演化规律,得出工作面推进至50m时直接顶开始垮落,推进至70m时直接顶完全垮落、基本顶部分垮落,推进至140m时形成了明显的垮落带和裂缝带区域,推进至190 m时导水裂隙带高度达到最大值66 m,垮落带高度23 m,裂缝带高度43 m;开展了电法测试,运用网络并行电法在110504工作面轨道顺槽内进行现场实测,得出工作面应力超前影响距最大为58 m,裂缝角为69.62°,导水裂隙带最大高度73 m,垮落带高度27m,裂缝带高度46m。数值模拟结果与电法测试结果基本一致,研究成果对相似地质条件下的导水裂隙带高度研究具有重要意义。 展开更多

关键词 厚煤层开采 含水层 udec7.0软件 网络并行电法 导水裂隙带

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砂浆流失下长期服役砌石渡槽稳定性规律研究

6

作者 黄晓洪 俞汇 +2 位作者 汪云飞 杨安玉 王海军 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第S01期103-108,共6页

以某砌石渡槽结构为对象,通过开展现场检测分析,揭示结构病害规律,针对砌石结构中的砌石离散的特点,提出以不连续块体理论开展砌石渡槽研究,揭示了砂浆流失对结构安全的影响。结果表明:(1)长期服下砌石渡槽的结构性主控致灾病害为拱圈... 以某砌石渡槽结构为对象,通过开展现场检测分析,揭示结构病害规律,针对砌石结构中的砌石离散的特点,提出以不连续块体理论开展砌石渡槽研究,揭示了砂浆流失对结构安全的影响。结果表明:(1)长期服下砌石渡槽的结构性主控致灾病害为拱圈砂浆流失;(2)砂浆流失位置和程度是关键参数,拱顶处砂浆流失致危程度最高,其次是拱肩和基础,砂浆集中流失比分散性流失更危险;(3)砂浆脱落造成的砌体结构失稳的物理机制,是由于砌石“物理性咬合度下降”影响,而非砂浆参数、砌石断裂或错动;(4)长期服役下砌石渡槽加固延寿措施应以阻断砂浆物理性流失和加强砌石咬合度为原则。研究成果对长期服役砌石渡槽的检测与安全鉴定、带病运行的砌石渡槽除险加固具有重要意义。 展开更多

关键词 长期服役 砌石渡槽 砂浆流失 udec离散元 稳定分析

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地震荷载作用下顺层岩体边坡变形特征分析 被引量：35

7

作者 肖克强 李海波 +2 位作者 刘亚群 夏祥 张磊奇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1557-1564,共8页

应用二维离散元程序UDEC计算了地震荷载作用下边坡的位移,并将计算结果与Newmark法计算结果及震后现场实测值进行了对比。结果表明,Newmark法计算得到的位移值较实测值偏小,离散元计算得到的位移结果较Newmark法更接近于实测值。在此基... 应用二维离散元程序UDEC计算了地震荷载作用下边坡的位移,并将计算结果与Newmark法计算结果及震后现场实测值进行了对比。结果表明,Newmark法计算得到的位移值较实测值偏小,离散元计算得到的位移结果较Newmark法更接近于实测值。在此基础上,初步分析了地震荷载作用下坡高、坡角、岩层倾角等因素对顺层岩体边坡位移的影响规律。由分析结果可知,地震荷载下顺层岩体边坡的位移并不随坡高增加而单调增大,在坡高约100 m时位移达到最大值,坡高超高100 m位移反而有所降低;当坡高超高200 m后,位移随坡高的变化幅度不大,顺层岩体边坡的位移随坡角增加而单调增大。随岩层倾角增加边坡位移明显增大;当岩层倾角大于层面内摩擦角时,随着岩层倾角的增大,边坡变形增长幅度明显增大。 展开更多

关键词 地震荷载 顺层边坡 位移 udec程序 NEWMARK法

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基于离散元的强度折减法分析岩质边坡稳定性 被引量：112

8

作者 雷远见 王水林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1693-1698,共6页

将通用离散元UDEC与强度折减法结合,对含多结构面的岩质边坡的稳定性进行了分析。通过对节理岩质边坡的UDEC模型中的可变形块体和节理单元的强度参数进行折减,使模型不能再达到平衡状态,此时的折减系数就是边坡的安全系数,另外,由对应... 将通用离散元UDEC与强度折减法结合,对含多结构面的岩质边坡的稳定性进行了分析。通过对节理岩质边坡的UDEC模型中的可变形块体和节理单元的强度参数进行折减,使模型不能再达到平衡状态,此时的折减系数就是边坡的安全系数,另外,由对应的边坡块体的速度矢量可以确定滑动面和边坡的破坏形态。通过与传统的条分法的结果比较,表明基于UDEC的强度折减法是一种可靠、有效的方法,为复杂节理岩质边坡的滑动面确定与安全系数计算开辟了新的途径。 展开更多

关键词 离散元方法 udec 强度折减法 节理岩质边坡 稳定性分析

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综放开采不同采放比的采场矿压特征 被引量：4

9

作者 王金安 高治国 +1 位作者 王利 刘腾 《金属矿山》 CAS 北大核心 2013年第10期8-11,共4页

以甘肃省华亭矿区为研究对象,通过离散元UDEC数值模拟建立7种不同采放比工况,针对优化采放比、适当提高综放工作面回采率后安全回采的可行性问题进行研究,得出采放比为1∶2.5的工况为最优方案,提高回采率的同时保证了安全回采的可行性,... 以甘肃省华亭矿区为研究对象,通过离散元UDEC数值模拟建立7种不同采放比工况,针对优化采放比、适当提高综放工作面回采率后安全回采的可行性问题进行研究,得出采放比为1∶2.5的工况为最优方案,提高回采率的同时保证了安全回采的可行性,为相似煤层综放工作面合理采放比的确定提供了一定依据。 展开更多

关键词 综放工作面 采放比 udec离散元

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露天矿岩石边坡孔隙水压及热应力数值分析 被引量：1

10

作者 熊传治 孙晓然 +2 位作者 彭状 杜维吾 王新建 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期5-9,共5页

结合可可托海露天矿岩石边坡中存在三组构造断裂的实际情况,用二维离散元udec程序研究了边坡在自重及地下水作用下的受力状态,构造断裂带中的孔隙水压大小及分布,同时针对该矿处于亚寒带大陆性气候地区年温差高达80℃,冬季温度最低为-5... 结合可可托海露天矿岩石边坡中存在三组构造断裂的实际情况,用二维离散元udec程序研究了边坡在自重及地下水作用下的受力状态,构造断裂带中的孔隙水压大小及分布,同时针对该矿处于亚寒带大陆性气候地区年温差高达80℃,冬季温度最低为-58℃的情况,采用ANSYS有限元软件研究了边坡围岩热应力大小及分布。研究结果表明,边坡中部的断层裂隙中的孔隙水压力最大;对于年温差大的可可托海露天矿,热应力是影响边坡稳定性的一个最主要的因素。 展开更多

关键词 露天矿 岩石边坡 孔隙水压 热应力 udec软件 ANSYS软件 离散元法

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基于离散元法的柔性挡土坝稳定分析

11

作者 王辉 冉红玉 +2 位作者 常晓林 马刚 邓建辉 《中国农村水利水电》 北大核心 2010年第9期44-47,共4页

针对柔性挡土坝的结构特性,采用离散元程序UDEC对向家坝水电站2期纵向围堰挡土坝进行了数值模拟,得到了坝体在挡土前后的应力位移规律,通过对关键点部位的应力及位移变化情况的记录,更清楚地了解坝体的变形情况和受力特点。计算结果表... 针对柔性挡土坝的结构特性,采用离散元程序UDEC对向家坝水电站2期纵向围堰挡土坝进行了数值模拟,得到了坝体在挡土前后的应力位移规律,通过对关键点部位的应力及位移变化情况的记录,更清楚地了解坝体的变形情况和受力特点。计算结果表明使用离散元分析这种柔性挡土结构是可行的,可以比较准确地抓住这种挡土形式的柔性特点,并能较好地模拟挡土坝发生的较大的法向变形和切向滑移,能够对构筑物的稳定性做出合理判断,对于施工应采取的措施提出了有益的参考。 展开更多

关键词 udec 离散元 柔性挡土坝 石笼结构 向加坝 土石围堰

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王坡煤矿综放工作面采动覆岩破裂高度研究 被引量：3

12

作者 刘晓刚 樊少武 +3 位作者 汪东 程志恒 张浪 季文博 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第4期35-38 62,62,共5页

为了提高王坡煤矿3号煤层综放开采断裂带瓦斯抽采效率,准确找到断裂带高度位置。以王坡煤矿3215综放工作面为例,采用数值计算方法和双端堵水法对王坡煤矿3215综放开采工作面覆岩破裂高度进行了分析及实测研究,2种方法研究结果呈现了较... 为了提高王坡煤矿3号煤层综放开采断裂带瓦斯抽采效率,准确找到断裂带高度位置。以王坡煤矿3215综放工作面为例,采用数值计算方法和双端堵水法对王坡煤矿3215综放开采工作面覆岩破裂高度进行了分析及实测研究,2种方法研究结果呈现了较好的一致性。研究结果表明:3215工作面覆岩破裂高度为54~57 m,数值计算和实测结果较为真实地揭示了该工作面覆岩破裂高度情况;证明了双端堵水法的井下实测断裂带位置的可行性,可为该矿及类似条件矿井高位瓦斯抽采钻孔层位参数优化提出了技术解决方案。 展开更多

关键词 断裂带高度 udec数值分析 双端堵水 体积分数法

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基于流固耦合的重力坝深层抗滑稳定离散元分析 被引量：10

13

作者 王辉 常晓林 +1 位作者 周伟 邓建辉 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期48-53,共6页

在计算节理和断层时,基于连续介质力学的有限元法和假设岩体为刚性体的刚体极限平衡法有其内在的缺陷,在重力坝深层抗滑稳定的计算中遇到较大的困难,而离散元方法可以解决这些问题。采用离散元强度储备系数法分析了重力坝的深层抗滑稳定... 在计算节理和断层时,基于连续介质力学的有限元法和假设岩体为刚性体的刚体极限平衡法有其内在的缺陷,在重力坝深层抗滑稳定的计算中遇到较大的困难,而离散元方法可以解决这些问题。采用离散元强度储备系数法分析了重力坝的深层抗滑稳定,其中考虑了渗流与变形的耦合效应,得到了坝体在降强前后的应力位移规律,给出了抗滑稳定安全系数和最终的破坏滑动模式。通过对关键点部位的应力及位移变化情况的记录,更清楚的了解坝体的变形情况和受力特点,而后将考虑流固耦合与不考虑耦合作用的结果进行了对比,考虑耦合的计算结果较小,其值偏于安全。最后通过与刚体极限平衡等K法计算结果进行了比较,采用流固耦合方法的计算结果与等K法结果比较接近,而其该方法物理概念明确,可以采用其方法计算重力坝深层抗滑稳定问题。 展开更多

关键词 流固耦合 离散元 重力坝深层抗滑 udec 刚体极限平衡法 强度储备系数法

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考虑拉破坏的离散元双强度折减法的岩质边坡稳定性分析 被引量：2

14

作者 孙丹芳 胡修文 +1 位作者 李雨 朱杭琦 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第31期137-140,共4页

岩质边坡在发生破坏时往往同时存在张拉破坏和剪切破坏。在考虑拉破坏的同时,结合双强度非等比例相关联折减法和强度折减的最短路径理论,改进了传统的双强度折减法,避免了以往双强度折减时选择比例系数的盲目性,所得的边坡稳定性系数更... 岩质边坡在发生破坏时往往同时存在张拉破坏和剪切破坏。在考虑拉破坏的同时,结合双强度非等比例相关联折减法和强度折减的最短路径理论,改进了传统的双强度折减法,避免了以往双强度折减时选择比例系数的盲目性,所得的边坡稳定性系数更符合最小值理论。综合以上方法提出考虑拉破坏的离散元双强度折减法,并利用离散元软件udec对一顺层岩质边坡进行模拟。结果表明,该方法能够较好地反映边坡破坏过程中粘聚力与内摩擦角的发挥程度,所得稳定性系数与MP法所得结果更为接近,并且小于不考虑拉破坏时所得值。 展开更多

关键词 岩质边坡 拉破坏 双强度折减法 udec

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急倾斜厚层矿体房柱式开采安全性评价 被引量：2

15

作者 何宁 《中国矿业》 北大核心 2020年第7期143-147,共5页

下坪田方解石矿在矿井整合以后,亟需对新开采条件下的工艺参数进行评价。基于急倾斜厚层矿体空场采矿法条件,根据岩层极限平衡理论计算分析了岩(立)柱宽度的稳定性,开采深度越深,岩柱宽度应越大,在+200m段留8.0m,在+150m段留9.0m,在+100... 下坪田方解石矿在矿井整合以后,亟需对新开采条件下的工艺参数进行评价。基于急倾斜厚层矿体空场采矿法条件,根据岩层极限平衡理论计算分析了岩(立)柱宽度的稳定性,开采深度越深,岩柱宽度应越大,在+200m段留8.0m,在+150m段留9.0m,在+100m段留10.0m。根据岩石力学理论,计算分析了空场跨度,开采深度越深,空场跨度应越小,在+200m段跨度60m,在+150m段和+100m段跨度45m。采用UDEC软件对开采过程进行了分析,矿体开采以后在各段顶板中形成的承载拱结构使得空场及岩柱均保持稳定。工程实践表明,以优化后的开采工艺参数进行开采安全可靠。 展开更多

关键词 急斜厚层 分段空场 留矿法 udec软件

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