基于UDEC分析平台的裂隙岩体渗流分析

发布时间：2017-10-21 15:31

  本文关键词：基于UDEC分析平台的裂隙岩体渗流分析

  更多相关文章： 露天矿边坡 裂隙岩体 渗流应力耦合 UDEC 边坡稳定性

【摘要】：随着我国经济的高速发展,露天矿的开采量日益增加。开采规模及深度的增加使得分析露天矿边坡的稳定性变得越来越复杂。裂隙岩体的水力特性及渗流-应力耦合一直是岩土工程界所关注的重点问题。由于岩体中裂隙的存在,降低了岩体自身的强度,在渗流作用下加剧了裂隙的扩展与贯通,加快了裂隙岩体边坡的失稳与破坏。由于工程开挖,改变了岩体内的应力分布,促使岩体发生变形破坏,变形破坏又导致裂隙中渗流场的改变,渗流场的变化反过来又进一步影响岩体的应力场,从而体现了应力场与渗流场之间的耦合关系。裂隙岩体应力场与渗流场的耦合作用直接影响和决定了露天矿边坡工程的稳定性、安全性及经济性。本文首先阐述了裂隙岩体渗流的基本特征,介绍了裂隙岩体渗流-应力耦合的研究现状及基本理论。其次分析了边坡稳定性的影响因素及影响程度,重点研究了裂隙节理的特性对边坡的影响作用。其次以鞍千矿业许东沟采场二期东帮边坡为研究背景,详细地调查了矿区地质环境,然后借助三维岩体不接触测量系统并应用节理聚类分析方法对结构面进行分析,得到边坡结构面的分布情况。之后对边坡岩体进行试验,得到岩体的强度指标,并为数值模拟分析的参数选取提供依据。通过离散元软件UDEC建立采场的简化模型,充分利用软件自身优越的细化节理及裂隙的功能,考虑了实际工程中节理的贯通情况和裂隙填充物对结构面强度的折减作用,重点通过位移场、渗流场、应力场等方面分析在渗流耦合作用下裂隙的分布情况,渗流对边坡稳定性的影响程度及边坡内部的变形规律及破坏机理。此外,对比研究耦合与非耦合算法对边坡产生的不同影响。
【关键词】：露天矿边坡 裂隙岩体 渗流应力耦合 UDEC 边坡稳定性
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD315
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-16
• 1.1 论文研究目的及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 单裂隙岩体渗流模型研究现状9-11
• 1.2.2 裂隙岩体渗流与应力耦合研究现状11-13
• 1.2.3 离散单元法发展13-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-16
• 2. 裂隙岩体渗流应力耦合的基本理论16-24
• 2.1 渗流连续性方程的推导16-17
• 2.2 渗流立方定律的推导17-18
• 2.3 UDEC渗流-应力耦合18-23
• 2.3.1 UDEC耦合过程18-20
• 2.3.2 基本算法20-22
• 2.3.3 稳态流动算法22
• 2.3.4 经验算法——不可压缩流体的非稳定流态22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3. 结构面特征对裂隙岩体影响的分析24-31
• 3.1 数值模型及参数24-25
• 3.1.1 数值模型24
• 3.1.2 计算参数24-25
• 3.2 节理倾角对边坡稳定性影响的分析25-27
• 3.3 初始裂隙宽度对边坡稳定性影响的分析27-28
• 3.4 节理间距对边坡稳定性的分析28-30
• 3.5 本章小结30-31
• 4. 工程概况与数值模拟31-61
• 4.1 工程概况31-33
• 4.1.1 场地概况31
• 4.1.2 采场地质概况31-32
• 4.1.3 岩体地质调查与分析32-33
• 4.2 边坡岩体统计型结构面测量与分析33-39
• 4.2.1 边坡岩体三维不接触测量与产状聚类分析33-37
• 4.2.2 边坡岩体节理间距和迹长的Jointmetrix3d分析37-38
• 4.2.3 节理密度与迹长的平面摄影法量测与分析38-39
• 4.3 岩体力学强度与变形参数研究39-44
• 4.3.1 岩石物理力学指标39-42
• 4.3.2 结构面物理力学指标42-44
• 4.4 UDEC模型的建立44-45
• 4.4.1 UDEC简介44
• 4.4.2 露天矿采场开采模型的建立44-45
• 4.5 许东沟采场二期东帮边坡渗流-应力耦合数值模拟45-60
• 4.5.1 初始应力状态45-46
• 4.5.2 模拟开挖过程46-57
• 4.5.3 耦合与非耦合对比分析57-60
• 4.6 本章小结60-61
• 5. 结论与展望61-63
• 5.1 结论61
• 5.2 展望61-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 作者简介67-68

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本文编号：1074119