RFPA

摘要： 采用RFPA;数值软件模拟了煤与瓦斯突出的发生过程,研究了从断层下方(上、下盘)和煤层同一水平(上、下盘)进行掘进的两种情况。通过研究分析,突出未发生前,随巷道向前掘进,断层区域出现应力集中增大并发生破坏。断层破坏后,煤层受到拉、剪应力的共同作用也发生破坏,煤层瓦斯解析。由于应力和瓦斯压力的平衡被打破在瞬间发生了突出情况。若沿断层上盘掘进,过断层后,巷道上方煤层发生破坏,煤体发生的破坏更严重,随着巷道在煤层的掘进,上部煤层受力增大,引起断层上盘的破坏,进而发生更加严重的突出。而沿断层下盘掘进,煤体的破坏较少,当巷道掘进至断层附近时,瓦斯压力使破碎的煤块沿着断层破裂面压入掘进巷道进而发生煤与瓦斯突出。

摘要： 为研究不同孔隙率对含瓦斯煤的破坏影响,采用软件RFPA瓦斯版对不同孔隙率下含瓦斯煤体的变形破坏进行数值模拟计算,模拟并展示出各个模型之间的破坏机制、应力变化以及变形特征。模拟计算结果表明:含瓦斯煤体随着孔隙率的增大,变形更明显,含瓦斯煤体中破坏裂纹更多,且达到损伤时需要的时间越快。含瓦斯煤体的破坏极限应力变小,煤体强度变小,损伤更严重,也更容易破裂。同时含瓦斯煤体中的孔隙的增大,其体积应变也发生变化。研究成果为含瓦斯煤体的破坏变形特征研究提出了新的思路,也为矿井灾害防治提供了指导和借鉴意义。

摘要： 针对煤炭开采过程中出现的突水事故,采用RFPA数值模拟软件建立采动模型,对底板裂隙破断过程和声发射进行模拟,研究煤层底板采动裂隙扩展突水通道,结果表明:离断层越近,断层内水压导升高度越高,断层出现活化,裂隙扩展发育,最终贯通形成导水通道,在进行注浆改造后,单个钻孔的最大涌水量为8 m^(3)/h,说明注浆加固防治水效果较好,能确保工作面的安全回采。

摘要： 采用电液伺服试验机对花岗岩进行单轴压缩试验,利用RFPA模拟岩石破裂过程,详细分析了单轴压缩下花岗岩各特征应力大小、损伤过程、破坏模式及裂纹扩展规律。结果表明:花岗岩在单轴压缩下裂纹闭合应力、裂纹起始应力、损伤应力分别占峰值应力的41.1%、58.7%、88.3%;在损伤变量的基础上提出损伤变量临界值,以应变值为基础建立花岗岩损伤与裂隙演化之间的联系,定量分析了花岗岩裂隙演化4个阶段下损伤变量的变化;花岗岩单轴压缩下破坏模式与主裂隙方向有关,当主裂隙方向和轴向压应力方向平行时,花岗岩发生竖向劈裂破坏,当主裂隙方向与轴向压应力方向存在夹角时,花岗岩发生竖向劈裂与剪切组合破坏;根据RFPA 2D模拟得到花岗岩破裂结果,发现当加载应力达到峰值应力的46.9%时,花岗岩内部出现局部的微损伤,当加载应力达到峰值应力的63.3%时,花岗岩内部的微损伤累积引起局部的微裂纹,当加载应力达到峰值应力的88.3%时,花岗岩内部的微裂纹汇聚形成显裂纹,在显裂纹区域出现应力集中现象,使得显裂纹相互贯通,最终导致花岗岩的宏观破坏。

摘要： 断层破碎带是矿山突水的重要通道,大多数破碎带由土石混合体组成,其渗流特性对矿山突水的预测和防治具有重要影响。为了研究含石率对断层破碎带土石混合体渗流特性的影响,采用现场取样、实验室重塑的方法,应用GDS三轴试验系统研究了不同含石率土石混合体试样在不同围压和轴向压力作用下的渗透特性,并分析了渗透系数对含石率变化的敏感性;采用RFPA数值模拟方法,研究了不同含石率土石混合体试样的渗流特性和开裂破坏演化规律。研究表明:含石率越高,初始渗透系数越高,土石混合体强度也越高;土石混合体的渗透系数随围压的增大而减小,与轴压的关系可以用指数函数来描述;含石率为40%和60%时,含石率对渗透系数影响的程度最大;土石混合体渗透破坏时裂纹的扩展主要出现在块石之间的土体内,渗透系数的突变点与试样峰值强度破坏点及声发射次数最高点存在一致性。对断层破碎带土石混合体渗流特性的研究可为防治不同含石率断层区工程突水等地质灾害提供参考。

摘要： 以猴子岩水电站地下厂房为研究对象,采用RFPA强度折减法,研究深埋地下洞室群开挖卸荷过程围岩损伤演化特征,揭示围岩失稳破坏的整个过程。结果表明,地下厂房第Ⅴ层~第Ⅵ层开挖诱发断层活动,声发射数量和能量释放最多,围岩损伤严重,主要的损伤区位于主厂房下游侧的多个断层及其交汇处。洞室开挖完成后,随着围岩强度折减,主厂房下游侧断层位置损伤扩展,形成多断层控制的潜在失稳滑动面。微震监测揭示的主要损伤区域与RFPA模拟计算得到的潜在失稳区域基本一致。研究结果可作为地下厂房开挖和支护的重要参考。

摘要： 为弥补实验教学和理论教学的不足,将数值模拟试验引入岩石力学课程教学中,充分利用数值模拟试验的直观性、可视化、易变参、可重复等优点,提高学生对岩石力学中理论内容的理解深度.文章以含预制裂隙煤岩组合体在单轴压缩条件下的力学性质为例,再现其在单轴压缩条件下的应力-应变曲线、破坏特征和声发射特性,丰富了课堂教学手段,激发了学生的学习兴趣,有利于培养学生的研究性学习和解决复杂工程问题的能力.

摘要： 对隧道工程中的地质灾害进行总结,通过对真实破裂过程分析方法(realistic failure process analysis,RFPA)在隧道工程模拟中的相应应用进行综述,得到以下主要结论:在隧道工程施工中,隧道工程的主要地质灾害包括固体地质灾害、准流体地质灾害和流体地质灾害3大类;RFPA数值计算方法在与隧道工程施工相关的岩石力学及破坏特性获取、开挖条件下的隧道破坏模拟、层理岩体隧道开挖模拟、动力条件下隧道破坏模拟、深部围岩分区破裂模拟以及渗流作用下隧道稳定性分析等方面都得到了广泛的应用;目前,RFPA数值计算方法已经在计算精度、计算规模、计算速度、大规模求解过程的并行计算和数值计算云平台建设等方面取得了重大进展.随着技术进步和程序开发的不断深入,RFPA数值计算方法会在隧道工程模拟方面取得更为广泛的应用.

摘要： 通过应用RFPA软件分析不同尺寸下强风化花岗岩的岩体变形特性、破坏规律及声发射特征;在隧道开挖过程中通过埋设应力计、位移及声发射仪监测隧道的变化特征,分析开挖过程中岩体应力变化规律、位移变化规律及声发射特性,通过对比数值分析结果,确定了强风化花岗岩的二衬支护时机,并经现场验证,证明了二衬支护时机合理性.

摘要： 随着数值模拟技术的发展,数值试验已成为第三种科学研究方法,探究如何将数值试验技术引入高校学科教学显得尤为重要.文章通过岩土工程领域的常用软件RFPA对页岩进行了力学特性和破裂损伤过程分析,充分证实了RFPA可以极大地促进学生对岩土工程课程理论的理解,且其操作简单方便,在岩土工程领域应用较广.因此,将其引入到高校学科教学中符合高校教学研究要求,并将推动高校科研建设的发展.

摘要： 基于RFPA有限单元法,引入离心机法(容重增加法)的基本原理,建立一种新的边坡稳定分析方法--离心加载有限元方法.该法在离心加载过程中不需预先假定滑动面,岩土体的强度指标c、在计算过程中保持为常量,边坡稳定安全系数的定义简单明确;同时应用RFPA方法中刚度退化和刚度重建手段,可以很好地模拟出了边坡渐进破坏的全过程.通过与传统极限平衡条分法和极限分析有限元法以及物理试验研究成果相比较,表明RFPA离心加载有限元法的稳定分析方法是合理有效的,在边坡工程稳定分析中的应用是切实可行的.

摘要： 基于RFPA有限单元法,引入离心机法(容重增加法)的基本原理,建立一种新的边坡稳定分析方法--离心加载有限元方法.该法在离心加载过程中不需预先假定滑动面,岩土体的强度指标c、在计算过程中保持为常量,边坡稳定安全系数的定义简单明确;同时应用RFPA方法中刚度退化和刚度重建手段,可以很好地模拟出了边坡渐进破坏的全过程.通过与传统极限平衡条分法和极限分析有限元法以及物理试验研究成果相比较,表明RFPA离心加载有限元法的稳定分析方法是合理有效的,在边坡工程稳定分析中的应用是切实可行的.

摘要： 基于RFPA有限单元法,引入离心机法(容重增加法)的基本原理,建立一种新的边坡稳定分析方法--离心加载有限元方法.该法在离心加载过程中不需预先假定滑动面,岩土体的强度指标c、在计算过程中保持为常量,边坡稳定安全系数的定义简单明确;同时应用RFPA方法中刚度退化和刚度重建手段,可以很好地模拟出了边坡渐进破坏的全过程.通过与传统极限平衡条分法和极限分析有限元法以及物理试验研究成果相比较,表明RFPA离心加载有限元法的稳定分析方法是合理有效的,在边坡工程稳定分析中的应用是切实可行的.

摘要： 基于RFPA有限单元法,引入离心机法(容重增加法)的基本原理,建立一种新的边坡稳定分析方法--离心加载有限元方法.该法在离心加载过程中不需预先假定滑动面,岩土体的强度指标c、在计算过程中保持为常量,边坡稳定安全系数的定义简单明确;同时应用RFPA方法中刚度退化和刚度重建手段,可以很好地模拟出了边坡渐进破坏的全过程.通过与传统极限平衡条分法和极限分析有限元法以及物理试验研究成果相比较,表明RFPA离心加载有限元法的稳定分析方法是合理有效的,在边坡工程稳定分析中的应用是切实可行的.

摘要： 本文利用RFPA对深部回采巷道失稳破坏过程进行数值计算,得到了深部回采巷道变形、失稳特点,既片帮、底臌现象比较严重,顶板下沉量大;两帮煤体破裂范围远大于顶底板围岩,是围岩承载结构中表现最弱的部位.分析认为,上覆岩层的重力是通过两帮传递到底板的,两帮的大范围破坏将导致底板弯曲变形的显著增加,同时使得顶板的变形也得不到抑制,巷道整体易于失稳破坏.分别对锚杆、锚索及锚杆锚索联合支护方式下巷道围岩的变形和受力情况进行分析,得出了3种支护方式下巷道围岩变形特点,为巷道支护设计提供了参考.

摘要： 本文利用RFPA对深部回采巷道失稳破坏过程进行数值计算,得到了深部回采巷道变形、失稳特点,既片帮、底臌现象比较严重,顶板下沉量大;两帮煤体破裂范围远大于顶底板围岩,是围岩承载结构中表现最弱的部位.分析认为,上覆岩层的重力是通过两帮传递到底板的,两帮的大范围破坏将导致底板弯曲变形的显著增加,同时使得顶板的变形也得不到抑制,巷道整体易于失稳破坏.分别对锚杆、锚索及锚杆锚索联合支护方式下巷道围岩的变形和受力情况进行分析,得出了3种支护方式下巷道围岩变形特点,为巷道支护设计提供了参考.

摘要： 本文利用RFPA对深部回采巷道失稳破坏过程进行数值计算,得到了深部回采巷道变形、失稳特点,既片帮、底臌现象比较严重,顶板下沉量大;两帮煤体破裂范围远大于顶底板围岩,是围岩承载结构中表现最弱的部位.分析认为,上覆岩层的重力是通过两帮传递到底板的,两帮的大范围破坏将导致底板弯曲变形的显著增加,同时使得顶板的变形也得不到抑制,巷道整体易于失稳破坏.分别对锚杆、锚索及锚杆锚索联合支护方式下巷道围岩的变形和受力情况进行分析,得出了3种支护方式下巷道围岩变形特点,为巷道支护设计提供了参考.

摘要： 本文利用RFPA对深部回采巷道失稳破坏过程进行数值计算,得到了深部回采巷道变形、失稳特点,既片帮、底臌现象比较严重,顶板下沉量大;两帮煤体破裂范围远大于顶底板围岩,是围岩承载结构中表现最弱的部位.分析认为,上覆岩层的重力是通过两帮传递到底板的,两帮的大范围破坏将导致底板弯曲变形的显著增加,同时使得顶板的变形也得不到抑制,巷道整体易于失稳破坏.分别对锚杆、锚索及锚杆锚索联合支护方式下巷道围岩的变形和受力情况进行分析,得出了3种支护方式下巷道围岩变形特点,为巷道支护设计提供了参考.