發(fā)布時間：2017-05-23 09:11

  本文關(guān)鍵詞：礦山采空區(qū)穩(wěn)定性分析及其變形失穩(wěn)過程可視化仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：采空區(qū)是礦山的主要災(zāi)害源之一,易造成如空區(qū)坍塌、地表沉陷等災(zāi)害,嚴(yán)重影響礦山的安全生產(chǎn),因此有關(guān)礦山采空區(qū)穩(wěn)定性的研究意義重大。為了更合理、更準(zhǔn)確地分析采空區(qū)的穩(wěn)定性和全方位、生動地展示采空區(qū)變形失穩(wěn)的具體過程,本文針對獲各琦銅礦空區(qū)群的工程實際,綜合采用巖石力學(xué)試驗、理論分析、數(shù)值模擬與可視化仿真等方法,開展了礦山采空區(qū)穩(wěn)定性分析及其變形失穩(wěn)過程可視化仿真研究。主要研究內(nèi)容如下： (1)確定了研究區(qū)域礦巖的巖體力學(xué)參數(shù)。在開展的密度試驗、單軸抗壓強(qiáng)度試驗、劈裂抗拉強(qiáng)度試驗和三軸試驗等室內(nèi)巖石力學(xué)試驗的基礎(chǔ)上,利用新Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則進(jìn)行了巖石力學(xué)參數(shù)工程折減,得出了符合工程實際的礦巖巖體力學(xué)參數(shù)。 (2)建立了采空區(qū)三維幾何模型,獲取了采空區(qū)信息。根據(jù)礦區(qū)采空區(qū)實測圖,利用3DMINE軟件建立了采空區(qū)三維幾何模型,獲取了采空區(qū)的空間分布狀態(tài)、體積及高度等信息。 (3)完成了采空區(qū)穩(wěn)定性數(shù)值模型建立與計算,對采空區(qū)穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值分析。利用已得出的巖體力學(xué)參數(shù)與建立的采空區(qū)三維幾何模型,基于3DMINE-MIDAS/GTS-FLAC3D軟件耦合技術(shù)建立了采空區(qū)穩(wěn)定性數(shù)值模型；根據(jù)計算結(jié)果,對各采空區(qū)圍巖的頂板沉降、最大主應(yīng)力、最小主應(yīng)力、剪切及拉伸塑性區(qū)狀態(tài)進(jìn)行了分析；根據(jù)采空區(qū)圍巖的位移、應(yīng)力及塑性區(qū)狀態(tài)與采空區(qū)信息,建立了“采空區(qū)穩(wěn)定性等級分級標(biāo)準(zhǔn)”,以此標(biāo)準(zhǔn)評定了各采空區(qū)的穩(wěn)定性等級。 (4)建立了采空區(qū)變形失穩(wěn)過程可視化仿真模型,實現(xiàn)了采空區(qū)變形失穩(wěn)過程可視化仿真。在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性的實現(xiàn)了軟件FLAC3D與EnSight的數(shù)據(jù)耦合,并利用該技術(shù)建立了相應(yīng)的可視化仿真模型；主要通過可視化仿真動畫全方位、生動地展示了采空區(qū)周邊地質(zhì)體動態(tài)響應(yīng)過程與典型采空區(qū)的變形失穩(wěn)動態(tài)過程。
【關(guān)鍵詞】：室內(nèi)巖石力學(xué)試驗 巖石力學(xué)參數(shù)工程折減 三維幾何模型 采空區(qū)穩(wěn)定性 數(shù)值分析 變形失穩(wěn) 可視化仿真
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TD32
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 巖石力學(xué)參數(shù)工程折減研究11-13
• 1.2.2 采空區(qū)穩(wěn)定性研究13-14
• 1.2.3 可視化仿真技術(shù)及其在礦業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究14-17
• 1.3 研究內(nèi)容和技術(shù)路線17-19
• 1.3.1 研究內(nèi)容17-18
• 1.3.2 技術(shù)路線18-19
• 第二章 巖石力學(xué)參數(shù)試驗及其工程折減19-38
• 2.1 試驗制備19-20
• 2.2 試驗內(nèi)容和結(jié)果20-29
• 2.2.1 密度試驗20
• 2.2.2 單軸抗壓強(qiáng)度試驗20-22
• 2.2.3 劈裂抗拉強(qiáng)度試驗22-24
• 2.2.4 三軸試驗24-29
• 2.3 巖石力學(xué)參數(shù)的工程折減29-37
• 2.3.1 巖體質(zhì)量分類RMR值30-32
• 2.3.2 新Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則32-33
• 2.3.3 新Hoek-Brown準(zhǔn)則基本參數(shù)的確定33-35
• 2.3.4 參數(shù)工程折減結(jié)果35-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 采空區(qū)三維幾何建模及其信息38-45
• 3.1 獲各琦銅礦空區(qū)群現(xiàn)狀38-39
• 3.2 幾何模型的建立39-41
• 3.2.1 建立方法39-40
• 3.2.2 采空區(qū)幾何模型40-41
• 3.3 采空區(qū)信息41-44
• 3.3.1 采空區(qū)三維分布41-43
• 3.3.2 采空區(qū)體積43
• 3.3.3 采空區(qū)高度43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 采空區(qū)穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析45-70
• 4.1 數(shù)值模擬方法和軟件的選擇45-47
• 4.1.1 模擬方法45-46
• 4.1.2 模擬軟件46-47
• 4.2 采空區(qū)三維幾何模型處理47-48
• 4.3 數(shù)值計算模型的建立48-52
• 4.3.1 3DMINE-MIDAS/GTS-FLAC3D的耦合建模方法48-49
• 4.3.2 數(shù)值模型49-51
• 4.3.3 模型約束條件及開挖步驟51-52
• 4.3.4 模型巖體力學(xué)參數(shù)52
• 4.4 計算結(jié)果和穩(wěn)定性分析52-68
• 4.4.1 頂板沉降分析52-57
• 4.4.2 應(yīng)力場分析57-66
• 4.4.3 塑性區(qū)分析66-67
• 4.4.4 采空區(qū)穩(wěn)定性等級評定67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 第五章 采空區(qū)變形失穩(wěn)動態(tài)過程可視化仿真70-86
• 5.1 EnSight軟件系統(tǒng)70-72
• 5.2 可視化仿真模型的建立72-74
• 5.2.1 FLAC3D與EnSight的耦合建模方法72
• 5.2.2 分步數(shù)值計算72-73
• 5.2.3 分步計算結(jié)果中數(shù)據(jù)的導(dǎo)出73
• 5.2.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換73-74
• 5.2.5 EnSight中模型生成74
• 5.3 周邊地質(zhì)體動態(tài)響應(yīng)過程仿真結(jié)果和分析74-80
• 5.3.1 地表位移矢量的動態(tài)變化74-76
• 5.3.2 地表移動速度矢量的動態(tài)變化76-77
• 5.3.3 周邊地質(zhì)體的位移等值面動態(tài)變化77-79
• 5.3.4 周邊地質(zhì)體的位移矢量與位移等值線動態(tài)變化79-80
• 5.4 典型采空區(qū)變形失穩(wěn)動態(tài)過程仿真結(jié)果和分析80-85
• 5.4.1 位移矢量與等值線動態(tài)變化80-83
• 5.4.2 位移等值面動態(tài)變化83-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 第六章 結(jié)論與展望86-89
• 6.1 結(jié)論86-87
• 6.2 創(chuàng)新點87
• 6.3 展望87-89
• 參考文獻(xiàn)89-94
• 致謝94-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間的主要研究成果95

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本文編號：387464