基于Weibull分布的非均质隧洞围岩破裂碎胀FDEM数值模拟研究

1

作者 邓鹏海 刘泉声 黄兴 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期40-59,共20页

岩石材料具有非均质特征,矿物颗粒和胶结材料强度在统计学上服从Weibull分布。基于有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)提出了三角形单元弹性模量和四边形节理单元强度服从Weibull分布的参数赋值流程,随后研究了非均质岩样在单轴压缩... 岩石材料具有非均质特征,矿物颗粒和胶结材料强度在统计学上服从Weibull分布。基于有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)提出了三角形单元弹性模量和四边形节理单元强度服从Weibull分布的参数赋值流程,随后研究了非均质岩样在单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂下的力学特征和破坏行为,最后对非均质隧洞围岩在高应力下的破裂碎胀大变形机制进行了模拟研究。结果表明:提出的随机参数赋值方法可建立不同弹性模量三角形单元数目服从Weibull分布、且空间分布具有随机性的FDEM数值模型;非均质岩样单轴抗压强度、三轴抗压强度、巴西劈裂抗拉强度、等效粘聚力和等效内摩擦角随着非均质度m的增大,均呈指数增大,并向均质材料逼近;高应力非均质隧洞围岩随着m的增大,裂隙网络形态变化不大,均以共轭剪切破裂为主,并伴随少量拉伸裂隙,但围岩破坏程度和裂隙扩展范围呈指数降低。 展开更多

关键词 非均质岩体 WEIBULL分布 FDEM 破裂碎胀变形 非均质度 隧洞围岩

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卡洛特水电站溢洪道不均质岩体及含水岩层爆破措施

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作者 王嵬 《水电与新能源》 2023年第9期45-47,共3页

针对卡洛特水电站溢洪道爆破开挖施工中的不均质岩体及含水岩层大块率高、根底严重等问题,结合混凝土浇筑与爆破开挖施工作业长期并存等施工特点,通过对前期爆破效果和施工措施进行研究分析,对钻孔参数、炸药、装药结构、网络参数、微... 针对卡洛特水电站溢洪道爆破开挖施工中的不均质岩体及含水岩层大块率高、根底严重等问题,结合混凝土浇筑与爆破开挖施工作业长期并存等施工特点,通过对前期爆破效果和施工措施进行研究分析,对钻孔参数、炸药、装药结构、网络参数、微差时间等提出有针对性的优化措施,并应用于施工现场,取得了良好的爆破效果。 展开更多

关键词 不均质岩体 含水岩层 爆破 卡洛特水电站

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非均质复杂岩体深凹露天煤矿爆破参数优选确定

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作者 白晓杰 耿新宇 +3 位作者 蔺海洋 董法 春坚超 陈亚军 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第12期46-49,共4页

为了减小非均质复杂岩体深凹露天煤矿爆破所产生的岩体大块,基于对新疆北塔山牧场煤矿爆破现场非均质复杂岩体岩性特点分析研究,并根据岩体节理、裂隙发育的变化趋势和岩体结构面对爆破作用的影响及现场所选用的爆破参数,优选提出了非... 为了减小非均质复杂岩体深凹露天煤矿爆破所产生的岩体大块,基于对新疆北塔山牧场煤矿爆破现场非均质复杂岩体岩性特点分析研究,并根据岩体节理、裂隙发育的变化趋势和岩体结构面对爆破作用的影响及现场所选用的爆破参数,优选提出了非均质复杂岩体深凹露天煤矿爆破参数优选方案及相关联的爆破关键技术:优选确定深孔爆破参数、炮孔装药结构和孔间毫秒微差间隔时间使爆破效能持续有效;优化设计多种起爆单元形式组合、多段位毫秒微差和炮孔连接线可变的起爆网路以增强爆破作用。现场爆破实验结果表明,采用优选的爆破参数和关键技术,能较好地解决深凹露天煤矿受结构面影响的复杂岩体爆破技术难题。 展开更多

关键词 非均质 复杂岩体 深凹露天煤矿 爆破参数

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非均质性对岩体应力场反分析结果的影响 被引量：2

4

作者 朱浮声 杜轩 万明富 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1006-1008,共3页

从弹性介质的假定出发,利用“等效”节理岩体等效模型和节理岩体统计等效模型,分析了有限单元法位移反分析反算岩体弹性模量和原岩应力场的问题,通过参数研究,讨论了岩体节理和非均质性对位移反分析结果的影响.结果表明,在节理岩体“等... 从弹性介质的假定出发,利用“等效”节理岩体等效模型和节理岩体统计等效模型,分析了有限单元法位移反分析反算岩体弹性模量和原岩应力场的问题,通过参数研究,讨论了岩体节理和非均质性对位移反分析结果的影响.结果表明,在节理岩体“等效”连续介质力学模型假定下,采用不同力学模型对反算的弹性模量值有较明显影响,而节理岩体力学参数非均质性对反算原岩应力场的影响很小,均质、各向同性假定在原岩应力场实测和位移反分析中是适用的. 展开更多

关键词 节理岩体 有限单元法 位移反分析 等效模型 非均质岩体

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爆破作用线对非均质岩体破碎效果影响分析 被引量：2

5

作者 陈亚军 常治国 +1 位作者 毛金峰 王文科 《金属矿山》 CAS 北大核心 2017年第10期176-178,共3页

在非均质岩体的露天矿进行大区深孔爆破中,通过设计优化的爆破网路,确定爆破作用方向,可使有大量结构面存在的非均质岩体有较好的爆破效果。爆破作用线就是根据非均质岩体节理、裂隙发育的变化趋势,采用逐孔毫秒微差多侧向自由面起爆增... 在非均质岩体的露天矿进行大区深孔爆破中,通过设计优化的爆破网路,确定爆破作用方向,可使有大量结构面存在的非均质岩体有较好的爆破效果。爆破作用线就是根据非均质岩体节理、裂隙发育的变化趋势,采用逐孔毫秒微差多侧向自由面起爆增加径向拉应力使爆破作用增强。通过对黑山露天煤矿3#采区岩性和结构面分析,提出爆破作用线理论:对存在结构面的复杂岩体,增加爆破自由面,设计对称"V"型斜线间隔爆破作用线非电导爆管起爆网路实行逐孔毫秒微差,可减少岩石大块;对局部存在的非均质岩体,确定爆破作用线方向加强爆破作用,设计间隔爆破作用线斜线非电导爆管起爆网路实行逐孔毫秒微差起爆,可使岩体破碎均匀。这些研究成果对于解决干旱区非均质岩体的露天煤矿爆破技术问题有借鉴作用。 展开更多

关键词 爆破作用线 非均质岩体 破碎效果

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节理岩体冲击破坏的数值流形方法模拟 被引量：14

6

作者 刘红岩 王贵和 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期3523-3527,共5页

节理的存在是岩体明显区别于岩石的一个重要特征,也是导致岩体具有非均质性及各向异性的一个重要因素。节理岩体在爆炸冲击荷载作用下的破坏特征不仅是岩体力学研究的一个热点问题,也是岩石爆破领域经常遇到的一个工程问题。目前,常用... 节理的存在是岩体明显区别于岩石的一个重要特征,也是导致岩体具有非均质性及各向异性的一个重要因素。节理岩体在爆炸冲击荷载作用下的破坏特征不仅是岩体力学研究的一个热点问题,也是岩石爆破领域经常遇到的一个工程问题。目前,常用的有限元和离散元等数值方法都不能很客观地反映岩体中节理分布的实际规律,而最新出现的数值流形方法则完全能够按照岩体中节理的实际分布规律进行建模,并能够很好地模拟岩体在外力作用下新裂纹的产生及已有节理的开裂。对3种不同节理岩体,即无节理岩体、均布水平节理岩体、均布垂直节理岩体等在均布垂直于圆周方向上的冲击荷载作用下的破坏过程进行了模拟。由模拟结果可以明显看出,节理的存在对岩体的破坏型式起到了关键性的控制作用。对于完整岩体,其破坏型式呈现出了很好的对称性;而对于水平及垂直节理岩体,其破坏型式在很大程度上受到节理分布的控制。研究结果对岩石爆破工程设计具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 非均质节理岩体 冲击破坏 水平节理 垂直节理 数值流形方法

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团块缺陷结构对岩石静动力学特性影响的数值模拟分析 被引量：5

7

作者 崔圣华 裴向军 +2 位作者 黄润秋 孟祥瑞 朱凌 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期88-97,共10页

基于颗粒流离散元法和PFC^(2D)程序构建含团块缺陷结构的岩石数值模型试样,指定试样中部1 cm半径范围为团块缺陷,通过0.1倍、1倍和10倍关系改变团块细观力学参数,构建A、B和C三种数值试样类别,分别进行三轴压缩和三轴疲劳试验。通过试... 基于颗粒流离散元法和PFC^(2D)程序构建含团块缺陷结构的岩石数值模型试样,指定试样中部1 cm半径范围为团块缺陷,通过0.1倍、1倍和10倍关系改变团块细观力学参数,构建A、B和C三种数值试样类别,分别进行三轴压缩和三轴疲劳试验。通过试样破坏特征、强度特征、团块及周边应力、应变率特征分析缺陷岩石静、动力学特性。试验结果表明,压缩和疲劳荷载下A类试样在团块左右方向应力集中,而上下方向(包括团块内部)为低应力区;C类试样与之相反,B类试样无明显应力集中现象。无论压缩或疲劳荷载,A类试样团块应变率高于四周,C类试样与之相反,B类试样无明显应变率差异化。研究成果揭示:1)岩石内部团块状缺陷结构无论其材料强度高低均劣化岩石抗压强度;2)静动荷载加载过程中含团块缺陷岩石内部表现出应力场不均匀性和应变差异性。 展开更多

关键词 颗粒流离散元法 岩石三轴 疲劳试验 大光包滑坡 应变率 非协调变形 非均质岩体 缺陷结构

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单裂隙异质岩体变形参数及渗透系数分析 被引量：4

8

作者 王渭明 王晓杰 +1 位作者 张为社 田忠喜 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期40-45,共6页

为了对不同地层接触区裂隙结构面的渗流特征进行研究,针对单裂隙异质岩体的变形参数及渗透系数,通过理论推导得出计算公式,并用试验对公式的正确性及适用性进行验证.研究结果表明：在相同裂隙水压和围压作用下,单裂隙粗砂岩、单裂隙细... 为了对不同地层接触区裂隙结构面的渗流特征进行研究,针对单裂隙异质岩体的变形参数及渗透系数,通过理论推导得出计算公式,并用试验对公式的正确性及适用性进行验证.研究结果表明：在相同裂隙水压和围压作用下,单裂隙粗砂岩、单裂隙细砂岩及单裂隙异质岩体的渗透系数各不相同,由此说明裂隙面两侧岩性对裂隙岩体渗透性有显著影响;裂隙岩体渗透系数随围压增大呈减小分布,且数值变化限定在一定围压范围内,当围压达到一定值时渗透系数趋于稳定;将推导所得的单裂隙岩体渗透系数理论计算值与试验结果进行对比分析,发现二者符合较好,从而表明推导所得的单裂隙岩体渗透系数理论计算公式的正确性与适用性. 展开更多

关键词 单裂隙异质岩体 变形参数 渗透系数 理论公式 渗流试验

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矿石回收率与贫化率关系的实验研究 被引量：1

9

作者 李昌宁 《中国矿业》 北大核心 2002年第4期59-61,共3页

分析了非均匀崩落矿岩散体在放矿过程中的流动特点 ,通过相似模拟实验 ,得出了非均匀矿岩散体在放矿过程中 ,放出矿石贫化的主要原因是放出口矿岩界面漏斗破裂 ,而不是矿岩颗粒在下移过程中的相互掺杂 ;在覆岩废石颗粒粒径大于或与矿石... 分析了非均匀崩落矿岩散体在放矿过程中的流动特点 ,通过相似模拟实验 ,得出了非均匀矿岩散体在放矿过程中 ,放出矿石贫化的主要原因是放出口矿岩界面漏斗破裂 ,而不是矿岩颗粒在下移过程中的相互掺杂 ;在覆岩废石颗粒粒径大于或与矿石颗粒粒径接近时 ,采用见到废石漏斗破裂便停止放出放矿方式 ,可取得较好的放矿指标 ;当覆岩废石颗粒粒径小于矿石时 ,由于细小废石颗粒的穿流作用 ,使放出矿石过早地产生贫化 ,为了提高矿石回收率 ,就应该适当地增加废石的混入量 ,按照低贫化放矿方式直到见到矿岩界面正常到达出矿水平才停止放矿。采用低贫化放矿方式 ,低的矿石贫化率同样可以达到较高的矿石回收率。 展开更多

关键词 非均匀矿岩散体 低贫化放矿 矿石 回收率 贫化率 穿流作用

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PFC^(2D)模拟研究不同工况的异面非贯通节理对岩体力学性质的影响 被引量：2

10

作者 陈庆芝 刘远明 +1 位作者 朱爱军 王唯 《水利水电技术》 北大核心 2019年第4期190-199,共10页

针对非贯通节理岩体研究中多以共面节理岩体为对象、对异面节理岩体力学性质研究较少的问题,为了更全面的研究非贯通节理岩体的贯通扩展规律,基于直剪模型试验及相关颗粒流理论,利用颗粒离散元数值模拟软件PFC^(2D),研究不同工况的非贯... 针对非贯通节理岩体研究中多以共面节理岩体为对象、对异面节理岩体力学性质研究较少的问题,为了更全面的研究非贯通节理岩体的贯通扩展规律,基于直剪模型试验及相关颗粒流理论,利用颗粒离散元数值模拟软件PFC^(2D),研究不同工况的非贯通异面节理岩体。对比异面节理起伏角度、节理倾斜角度(节理与水平剪切方向的夹角)、节理连通率以及试验加载速率和法向应力对异面非贯通节理岩体扩展贯通机理和强度特性的影响。试验结果显示以上五方面对非贯通节理岩体的力学特性影响显著:(1)异面节理的起伏角度越大,非贯通节理岩体的峰值抗剪强度越大,抗剪能力越强。岩体的峰值剪切位移随着节理起伏角度的增大有增大的趋势。(2)非贯通节理岩体的峰值剪切强度、峰值剪切位移会随着试验剪切速率的增大逐渐增大,但增大的速率和幅度会随剪切速率的增大而变小。(3)非贯通节理岩体的峰值抗剪强度会随着法向应力的增大逐渐增大,且增大趋势呈线性。(4)异面节理的连通率越大,非贯通节理岩体的抗剪能力越差,峰值抗剪强度越小。峰值剪切位移亦随连通率的增大而减小,但减小幅度不大。(5)节理的倾角越大,岩体峰值切应力越大,抗剪能力越强。 展开更多

关键词 颗粒离散元 PFC2D 异面节理 非贯通节理岩体 扩展贯通机理 强度特性

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基于刚体离散元模型的矿岩散体流动规律 被引量：1

11

作者 徐国元 赵建平 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2009年第1期24-27,共4页

针对崩落采矿法矿石损失与贫化大的问题,利用刚体离散元原理和方法,成功研究了多种放矿制度下覆盖岩层与矿石的相互作用和界面动态变化过程。研究表明:在1 213 m左出矿口放矿时,其右上方约9 m位置矿石被废石包裹,即使再采用相邻或相间... 针对崩落采矿法矿石损失与贫化大的问题,利用刚体离散元原理和方法,成功研究了多种放矿制度下覆盖岩层与矿石的相互作用和界面动态变化过程。研究表明:在1 213 m左出矿口放矿时,其右上方约9 m位置矿石被废石包裹,即使再采用相邻或相间出矿口放矿,被包裹矿石也难以放出,矿石贫化损失最大;采用中出矿口放矿时,矿岩界面增大,呈漏斗状,贫化次之;采用左中右三个出矿口均衡放矿时,矿岩界面最短且近似平行下降,矿石贫化与损失最少。模拟结果对于预测不同放矿制度下,矿石的贫化与损失指标提供了可靠依据。 展开更多

关键词 崩落法 离散元法 放矿 非均匀矿岩散体 数值模拟

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非均岩石高温岩体地热开发经济效能分析

12

作者 张渊 《工程经济》 2015年第12期55-61,共7页

非均岩石高温岩体是3千米、温度300℃的地下深处的高温岩石,研究非均岩石高温岩体地热开发经济产能,通过构建地热开发经济效能经济指数预测模型,分析产能和开发成本的关系,为非均岩石高温岩体地热开发提供数据参考。非均岩石高温岩体地... 非均岩石高温岩体是3千米、温度300℃的地下深处的高温岩石,研究非均岩石高温岩体地热开发经济产能,通过构建地热开发经济效能经济指数预测模型,分析产能和开发成本的关系,为非均岩石高温岩体地热开发提供数据参考。非均岩石高温岩体地热开发的效能分析是一个多参量约束的博弈模型,需要从勘探难度和勘探费等方面出发计算非均岩石高温岩体地热开发的成本,从环境保护的经济收益上进行效能博弈。提出一种基于多参量互相关的合作博弈的非均岩石高温岩体地热开发经济效能分析模型,首先分析非均岩石高温岩体地的地质构造和地热开发的流程,然后进行了非均岩石高温岩体地地热开发的经济效能影响参量分析,采用多参量互相关的合作博弈方法进行经济效能定量分析模型构建。通过数据分析和仿真实验,实现了非均岩石高温岩体地热开发经济效能分析定量分析和性能评估,为进行相关工程实践提供了理论参考和数学模型指导。 展开更多

关键词 非均岩石高温岩体 地热开发 经济效能 预测

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