本文選題：數(shù)值模擬　切入點(diǎn)：有限差分方法(FDM)　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)(北京)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著陡傾露天鐵礦開挖深度的逐步增加,在地表將形成高陡邊坡。考慮到工程的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性,需要由露天開采轉(zhuǎn)入地下開采。露天轉(zhuǎn)地下開采的常規(guī)做法是無底柱分段崩落法,即從礦坑底部開始,自上而下分層開挖礦體。隨著開采層數(shù)的提高,礦坑邊坡的臨空面逐步擴(kuò)大,邊坡巖體將會發(fā)生非連續(xù)、大變形、大位移的運(yùn)動與破壞。因此為了確保工程的順利實(shí)施,必須對邊坡的變形破壞規(guī)律進(jìn)行研究。本文首先闡明了有限差分方法(FDM)在預(yù)測露天轉(zhuǎn)地下開采誘發(fā)邊坡失穩(wěn)時的不足之處,其次提出一種基于有限差分方法的自適應(yīng)網(wǎng)格重劃分的邊坡失穩(wěn)預(yù)測方法,最后將該方法付諸于工程實(shí)踐。本文的主要工作及成果如下:(1)露天轉(zhuǎn)地下開采誘發(fā)邊坡變形破壞特征研究。根據(jù)露天轉(zhuǎn)地下開采的特征,對邊坡破壞形式進(jìn)行探討,進(jìn)而指出使用有限差分方法在進(jìn)行露天轉(zhuǎn)地下開采預(yù)測邊坡穩(wěn)定性的不足之處。(2)基于網(wǎng)格自適應(yīng)重劃分的邊坡變形破壞預(yù)測方法。在采用FLAC~(3D)軟件計(jì)算過程中,如果節(jié)點(diǎn)位移過大,模型會出現(xiàn)畸形單元,此時數(shù)值計(jì)算不收斂,而且最大剪切應(yīng)變增量帶發(fā)生貫通,表征邊坡破壞。通過開發(fā)相關(guān)算法及代碼,搜索并獲取畸形單元,進(jìn)行網(wǎng)格重劃分,使單元的形狀能夠滿足數(shù)值計(jì)算的要求;為了保證計(jì)算的連續(xù)性,本文借助形函數(shù),將網(wǎng)格重劃分前的物理場量傳遞至重劃分后的網(wǎng)格單元和節(jié)點(diǎn)上。(3)基于網(wǎng)格自適應(yīng)重劃分的邊坡失穩(wěn)預(yù)測方法的應(yīng)用實(shí)例研究。根據(jù)鞍山眼前山鐵礦的代表性地質(zhì)剖面,利用ANSYS軟件構(gòu)建三維地質(zhì)模型,并將其導(dǎo)入FLAC~(3D)軟件中,進(jìn)行數(shù)值模擬。當(dāng)數(shù)值計(jì)算不收斂時,采用網(wǎng)格自適應(yīng)重劃分邊坡變形破壞預(yù)測方法,實(shí)現(xiàn)滑坡模擬,再現(xiàn)了邊坡由穩(wěn)定到失穩(wěn)再到穩(wěn)定的動態(tài)發(fā)展過程。因此,該方法對有連續(xù)發(fā)生多次滑坡可能性的邊坡工程穩(wěn)定性分析具有借鑒意義。
[Abstract]:With the steep slope of open pit mine excavation depth increased gradually at the surface will form a high and steep slope. Considering the stability of engineering, economy, environmental protection, by open-pit mining to underground mining. The conventional practice of open pit and underground mining is sublevel caving method, namely from the mine pit bottom, top-down excavation with the increase of layers. Ore mining, surface mine slope gradually expanded, non continuous rock slope will occur large deformation, movement and failure of large displacement. So in order to ensure the smooth implementation of the project, it is necessary to study the rules of deformation and failure of slope. This paper illustrates the finite difference method (FDM) deficiency in the prediction of open-pit to underground mining induced slope instability, then proposed a slope based on the finite difference method of the adaptive remeshing instability prediction method, the method is put into In the engineering practice. The main work and results are as follows: (1) study on the failure characteristics of slope deformation induced by underground mining to open pit. According to the characteristics of open-pit to underground mining, discusses the failure form of slope, and then pointed out that the use of finite difference method in the prediction of deficiency of slope stability of open pit to underground mining (2). Deformation prediction method of slope based on grid adaptive remeshing. In the use of FLAC~ (3D) software in the process of calculation, if the node displacement is too large, the model will appear abnormal unit calculation does not converge at this point value, and the maximum shear strain increment took place through the characterization of slope failure. Through the development of related algorithms and code, search and access abnormal unit, remeshing of the element shape, can satisfy the requirements of numerical calculation; in order to ensure the continuity of the calculation, the shape function, the remeshing The grid node transfer unit and physical volume before to after partition. (3) application of prediction method of slope stability based on adaptive mesh remeshing. According to the Anshan Yanqianshan Iron Mine of the representative geological sections, 3D geological model was constructed by using ANSYS software, and the introduction of FLAC~ (3D) software in the numerical simulation. When the non convergence of the numerical calculation, the adaptive mesh remeshing of slope deformation prediction method, landslide simulation reproduces the slope from stability to instability and dynamic development process stable. Therefore, the method of continuous slope stability analysis of the landslide possibility repeatedly has reference significance.

【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD861.1

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本文編號：1666115