基于FLAC~(3D)的尾矿库地震稳定性分析
FLAC~(3D)在某铁矿采空区稳定性分析中的应用
中 图 分 类 号 ： Ｄ ５ ．９ ＋ Ｔ ８３３ １． ２
文 献 标 识 码 ： Ｂ 收 稿 日期 ：０ １０ — ４ ２ １－ ４ １
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加剧 ， 当积 蓄 的应 力 得 到释 放后 ， 破坏 也 随 之结 束 ， 样 这
状态ｆ Ⅱ级 ）即 当采 空 区 的暴 露 面 积 和 跨 度 达 到 或超 过 ， 其 极 限值 ， 或暴 露 时 间 过长 时 ， 撑矿 柱 开 始 出现 开裂 、 支
剥 落 等破 坏 现 象 ， 同时顶 板 岩石 也 出现下 沉 、 快 、 掉 冒顶 甚 至 崩落 等 地 压现 象 ， 其 范 围较 小 ， 坏 范 围有 限 ， 但 破 当
Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｆＦ ｐ ｉ ａｉ ｎ ｏ ＬＡＣ 。ｉ ｏ ｆｓａ ｉｉｙ ａ ａ ｙ ｉ ｆｓ ｍｅ ｉｏ ｎ ｎ ｇ ａ ｔ ｂ ｌｔ ｎ ｌ ｓｓｏ ｏ ｒ ｎ ｍｉ ｅ
李 想 ， 为民 ， 晓斌 （西 工 学 源 环 工 学 ，西赣 ４０） 朱 谢 江 理 大 资 与 境 程 院江 州３ ０ １０
文章 编号：
１ ７ — ０ Ｘ（ ０ｌ Ｏ１ ０ ２ — ５ ６ ２ ６ ９ ２ ２） — ０ ５ ０
采 空 区达到 新 的平 衡 状 态或 形 成 局部 平 衡拱 时 ， 坏 即 破 暂 时停 止 。第 三 种 是 发 展 状 态 （ Ⅲ级）它 是 暂 时 失稳 状 ， 态 的发展 和 延 续 ， 即处 于暂 时失 稳 状 态下 的采 空 区随 着 时 间的推 移 或 其他 因素 的影 响 ， 坏 又重 新 开 始且 日益 破
状 况， 空区的稳 定性评价 和治理提供 科学的依据。 为
关键词 ： 空区； 定性 ； 体 回采 ； 值模拟 ；Ｌ Ｃ 采 稳 矿 数 ＦＡ
利用FLAC3D分析某边坡地震稳定性
利用FLAC3D分析某边坡地震稳定性一、本文概述随着全球气候变化和人为活动的加剧，地震等自然灾害对人类社会和自然环境的影响日益显著。
边坡作为地壳表面的一种常见地貌形态，其稳定性对于防止地质灾害、保护人民生命财产安全具有重要意义。
FLAC3D作为一款广泛应用于岩土工程领域的数值模拟软件，其强大的三维有限差分计算能力使得它成为分析边坡地震稳定性的重要工具。
本文旨在利用FLAC3D软件，针对某一具体边坡进行地震稳定性分析，探讨其在不同地震动作用下的响应特征，以期为边坡工程的设计、施工和维护提供理论支持和决策依据。
本文首先将对FLAC3D软件的基本原理和计算方法进行简要介绍，阐述其在边坡稳定性分析中的适用性。
接着，结合某一具体边坡的实际情况，建立相应的数值模型，并设定不同等级的地震动作为输入条件。
通过数值模拟，分析边坡在地震作用下的变形、应力分布以及破坏模式，探究边坡的稳定性变化规律。
本文还将讨论不同影响因素，如边坡几何形态、材料性质、地震动强度等对边坡稳定性的影响，以期全面评估边坡的地震稳定性。
通过本文的研究，旨在深入了解FLAC3D在边坡地震稳定性分析中的应用，为边坡工程的安全设计和有效管理提供科学依据。
也为类似工程问题的研究提供参考和借鉴。
二、FLAC3D软件介绍FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions）是一款由Itasca公司开发的专门用于模拟岩土工程问题的三维显式有限差分程序。
该程序基于拉格朗日描述，能够模拟岩土体在复杂应力路径下的变形和流动行为。
由于其强大的计算能力和灵活的建模方式，FLAC3D在岩土工程领域得到了广泛的应用。
FLAC3D的核心优势在于其能够模拟岩土体的弹塑性行为、大变形、流动和破坏过程。
程序内置了多种本构模型，如Mohr-Coulomb 模型、Drucker-Prager模型等，这些模型能够准确描述岩土体的应力-应变关系。
基于FLAC_3D_软件的露天矿边坡稳定性分析与研究
图 3 模型 20 竖直方向应力图
图 4 模型 20 水平方向应力图
图 2 模型 20 的最大不平衡力收敛曲线
［2］陈高峰，卢应发.边坡稳定性影响因素组成成分分析［J］. 金属矿山，2008.
［3］王浩.边坡稳定性影响因素及评价方法［J］.黑龙江交通 科技，2011.
［4］Matsui T，San K C.Finite element slope stability analysis by shear strength reduction technique［J］. Soils and Foun－ dations，1992，32（1） .
矿技术，2011. ［9］E vert Hoek John Bray. Rock Slope Engineering. London:
Traps.Institution of Mining and Metallurgy，1981. ［10］Dawson E M ，Roth W H ，Drescher A.Slope sTability
采矿工程
露天采矿技术 20天矿边坡稳定性分析与研究
白润才，王志鹏，王喜贤
（辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新 123000）
摘 要：采用 FLAC3D 对露天矿边坡稳定性的数值模拟，阐明了边坡岩体应力场的演变规律，揭示了研究
区非工作帮边坡的滑坡机理，确定了滑坡模式。结果表明，滑坡模式为沿“圆弧滑面”滑动。基于 FLAC3D 的强
由位移图来看，非工作帮的边坡滑移主要在边坡 （下转第 5 页）
基于FLAC3D对某边坡天然及地震工况下稳定性分析
基于FLAC3D对某边坡天然及地震工况下稳定性分析◎ 彭志盛 中交四航局第二工程有限公司摘 要：本文以海外某工程开挖边坡为实例，结合室内试验参数，基于RMR分类法并参考经验公式进行岩土体参数估算，进一步评估4m或6m锚杆支护的边坡在天然工况下的稳定性并在地震工况下的运用拟静力法分析其稳定性。
结果表明：采用RMR法并结合边坡实际工程地质条件，参考已有经验公式对边坡岩土体参数进行估算在实际工程中是可行的，计算结果相对保守；天然工况或地震工况条件下，采用4m或6m锚杆进行支护时，稳定性系数均满足规范中对安全系数的要求，边坡处于基本稳定状态；但安全起见，建议对该边坡采用6m锚杆进行支护。
关键词：：FLAC3D；强度折减法；拟静力法；稳定性分析1.前言当前稳定性分析有定性和定量分析两类方法。
极限平衡法，极限分析法等是定量分析方法中比较常见的[1]。
无论极限平衡法或是极限分析法具因其模型简单、计算方便，在工程实践中作为首选方法进行广泛应用，但分析边坡破坏发生和发展过程方面却力有不逮[2]；针对此问题，基于强度折减法理论的数值模拟软件FL AC3D通过搜索潜在滑动面及其位置可以有效解决极限平衡法的不足，计算呈现结果更加直观。
进行数值模拟计算时，参数的选取至关重要，参数选取准确与否对计算结果影响重大，而当前岩土体，尤其是岩质材料的参数取值时往往进行以下简化：以岩石（岩块）室内试验所得性质代替真实岩体。
工程实践中极少遇到未风化岩体，天然环境中的岩体受风化作用产生广泛分布的节理裂隙，影响岩体完整性，并使得真实岩体在物理力学性质上与岩块存在较大差异。
本文以某工程挖方边坡为例，对岩体材料基于更科学的方法进行取值，采用强度折减法进行天然工况及地震工况下分析边坡稳定性。
2.强度折减法强度折减法中稳定性系数即边坡达到临界状态与初始状态对应的抗剪强度之比。
岩体抗剪强度应用过程如下式所示。
式中：C d——折减后的粘聚力；φd——折减后的内摩擦角；C——折减前的粘聚力；φ——折减前的内摩擦角；F d——折减系数。
利用FLAC3D预测某滑坡体地震荷载作用下的稳定性
利用FLAC3D预测某滑坡体地震荷载作用下的稳定性阚露;张发明【期刊名称】《黑龙江科技学院学报》【年(卷),期】2013(023)001【摘要】以澜沧江边某滑坡工程实例为背景,选用拟静力法对地震荷载进行模拟.利用AN-SYS软件建立数值模型,并导入FLAC3D软件进行计算,预测滑坡稳定性.对比结果表明:天然工况条件下,滑坡体塑性区零星分布,剪应力集中带仅位于滑坡体表面,位移场分布合理；加载地震荷载后,滑坡体塑性区上下贯通,滑动面明显,剪应力集中带深入滑坡体内部,形成完整的潜在滑动面,而且位移大幅度增加；两种工况条件下滑坡体的破坏形式均以水平滑动为主,地震工况条件下的滑坡体会出现大面积失稳.该研究为抗震方案设计提供了有益参考.%This paper building on a landslide associated with a reservoir construction on Lancang River discusses the simulation of seismic load by selecting pseudo-static method, the development of numerical model using ANSYS software, the introduction of FLAC3D software for calculation, and the prediction of the landslide stability. The comparison shows that, under the natural condition, there occur the sporadic distribution of the plastic zones of the slope, the concentration of the shear stress only on the surface of the landslide, and the rational displacement of field; but under seismic load, there arise the complete connection of the plastic zones of the slope, the obvious slip plane, and the extension of the shear stress concentration area deep into the interior body of the slope, resulting in a complete potential slidingsurface, marked by a significant increase in the displacement; the failure mode of the landslides under the two conditions is dominated by the horizontal slip while landslide due to the seismic condition is accompanied by large areas of instability. The study serves as a references for the anti-seismic designs.【总页数】6页(P77-82)【作者】阚露;张发明【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,南京210098【正文语种】中文【中图分类】P642.22【相关文献】1.地震荷载作用下双面边坡稳定性数值模拟研究 [J], 刘思杰;刘明维2.基于FLAC3D的地震作用下某水库边坡稳定性分析 [J], 张建美3.露天煤矿帮边坡在地震荷载作用下稳定性分析 [J], 李晓鹏;白建华;张江伟4.露天煤矿帮边坡在地震荷载作用下稳定性分析 [J], 李晓鹏;白建华;张江伟5.地震荷载作用下堆载影响机场滑坡稳定性的数值计算分析 [J], 刘波因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于FLAC 3D的某库区堆积体稳定性评价
（ 河海大学地球科学与工程学 院 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ９ ８ ）
摘要 ： 库水位变 动是造成水库 滑坡 的一个重要原 因． 选 取了西部某库 区滑坡堆积体作 为研究对象 ， 应用 Ｆ Ｌ Ａ Ｄ ３ Ｄ 软件分析 了蓄水前天然工况 、 正常蓄水位工 况及水 位骤 降工 况的稳 定性 ． 通 过对 比 ３种 工况 的塑 性 区、 最 大位
Ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ Ｅｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｄｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ Ｂｏ ｄ ｙ ｕ ｎｄ ｅ ｒ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｌｅ ｖ ｅ ｌ Ｖａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＦＬＡ Ｃ ３Ｄ
ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｂ ｏ ｄ ｙ ｉ ｎ ｗ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｉ ｓ ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ． Ｖ ｉ ａ Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ３ Ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｂ ｏ ｄ ｙ ａ ｒ ｅ
ＺＨＵ Ｐｅ ｉ — ｙ ｕ ａ ｎ， ＺＨＡＮＧ Ｆａ — ｍｉ ｎ ｇ， ＤＩ ＮＧ Ｚｈ ｉ — ｙ ａ ｎ ｇ （ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＥ ａ ｒ ｔ ｈ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈ ｏ ｈ ａ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ⅳ ｎ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第１ ４卷 第 １期
２ ０ １ ３年 ２月
北华 大学学报 （ 自然科学 版） Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｂ Ｅ Ｉ Ｈ Ｕ Ａ Ｕ Ｎ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
FLAC3D在地下矿山采场稳定性分析中的应用
FLAC3D在地下矿山采场稳定性分析中的应用摘要：在地下矿山生产体系中，矿体开挖的动态作业，会使得矿体应力平衡状态受到破话，在应力重新分布后，应力作用更加明显，因此对采场稳定性产生影响。
本文基于地下矿山采场失稳机理，说明FLAC3D在采场稳定性分析中的具体应用，并明确分析结论，以此为相关工作开展提供参考。
关键词：FLAC3D；矿山采场；稳定性分析FLAC3D是基于二维有限差分程序拓展而来，主要用于土质、岩石等材料三维结构受力特性模拟和塑性流动分析的软件。
基于模拟塑性破坏和塑性流动的准确分析，采用动态运动方程分析方法，能够较为快速、便捷的分析各种场景下特定材料三维结构受力情况。
在地下矿山生产中，做好采场稳定性分析，结合分析结果做好支护处理，是确保采场运行稳定、有效提升生产安全水平的基本保障。
1、地下矿山采场失稳机理1.1 采场围岩变形特性在地下矿山采场作业流程中，围岩内垂直方向的应力会明显大于水平方向应力，在顶板围岩除，拉应力作用较为显著。
而在拉应力超出极限并在继续开采作用下，必然会使得顶板及拐角部位发生裂隙现象[1]。
在支护不到位情形下，则会出现变形破坏甚至是塌落现象。
而在水平方向大于垂直方向应力时，顶板围岩则是受剪应力作用较为显著，使得围岩结构出现松动、错动或膨胀等现象，也会对造成围岩破坏，对生产运行安全产生影响。
1.2 采场失稳模式矿山采场失稳是地下矿山生产安全影响较为明显的问题，依据围岩变形特征和生产管理情况，失稳现象主要有三种模式：（1）顶板围岩局部位置为出现失稳，但矿柱能够保持稳定状态；（2）矿柱出现失稳现象，但顶板围岩依然较为稳定；（3）顶板和矿柱同时出现失稳现象。
虽然这三种模式的表现形式有所差异，但是在其中任何一种失稳现象发生时，都会由于进一步发展而造成采场整体稳定性不足，因此利用先进技术对采场进行稳定性分析，为支护设计处理提供精准参考，是生产安全管理工作需要关注的重点内容[2]。
尾矿库稳定性分析
采用FLAC-3D有限差分模拟软件，建立金子湖拦水拱坝三维模型，如图1所示。分析坝体应力和洪水位蓄水稳定性。拱坝模型参照中冶长天国际工程有限责任公司2011年1月提交的《紫金山金铜矿金子湖拦水坝工程初步设计说明书》，按照控制点、圆心点的准确坐标建立，适当简化两侧山体，以坝体轴线下游方向为X轴正向，建立模型Y方向长80m，X方向宽18m，顶宽3m，底宽6.7m，坝顶高程为229.0m，坝高18.5m。在模型底部约束垂直位移，在模型两侧约束X、Y方向水平位移，假设山体稳定，不发生变形。
2
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FLAC是Fast Lagrangian Analysis of Continua(连续的快速拉格朗日分析)的缩写，[5]是基于显式有限差分法的数值分析方法，[6]它是著名学者、英国皇家工程院院士、离散元的发明者Peter Cundall博士在上世纪70年代中期开始研究开发的面向土木建筑、采矿、交通、水利、地质、核废料处理、石油及环境工程的通用软件系统，是美国Itasca国际咨询集团公司的软件[7]核心产品(包括FLAC，FLA C3D，FLAC/ SLOPE，UDEC，3DEC，PFC2D及PFC3D)最知名的软件系统之一。FLAC ( 1986年)在全球七十多个国家得到广泛应用，在国际土木工程(尤其是岩土工程)的学术界和工业界赢得广泛的赞誉。[8]
Key words:dams；fastlagrangian analysis of continua ( FLAC)；stability；measure
作者简介：雷丁丁(1987-)，男，汉，江西樟树，现为硕士研究生，主要从事采矿工程、岩体力学研究工作。E-mail:ddiloveyou2007@
坝址区内构造总体上较简单，但两岸差别较大。右岸山鼻尖正对面山提的小沟谷为一条小断层，产状为300°/NE（上游）∠70°左右，在其下游有一条280°/SE（下游）∠70~75°的小断层。都属于陡倾角、规模小。左岸山鼻子范围构造相对复杂些，主要是山鼻子近凹陷处及外侧近山鼻子的高突部位有两条较大断层（称F1、F2）及其破碎带存在，且横切过整个鼻子山体。其宽度都达2~2.2m，产状分别为320°/NE（河床）∠70°和280°/NE∠50~60°。尤以凹部断层破碎较强烈，破碎岩石块度小，风化和绿泥石化也较强。而F2断层破碎带中岩石复受硅化，致密坚硬，风化不强是其有利的一面。再者山鼻子顶端往外（北端）还有两条横切山体的小断层，程扁豆体状，宽度都在0.05~0.15m，且局部张开，产状320°/NE（河床）∠70~72°。另有一组主裂隙，产状为210°/NW（山里）∠75~80°，大部呈闭合状态，偶见局部张开状态。
基于FLAC~(3D)的采场顶板稳定性分析与支护设计
ａ ｓ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｆ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｄ ｏ ｏ ｒ ｒ ｏ ｃ ｋ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｇ ｏ ａ ｆ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｎｄ ａ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｔｉ ｒ ｎ ｇ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｃ ｈ ａ ｍｂ ｉ ｓ ｈ ｉ ｗ ｅ ｓ ｔ ｃ ｏ ｐ ｐ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｆ Ｌ ＡＣ ． Ｂｏ ｌ ｔ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ￣ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｏ ｆ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ￣ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ． Ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ
期 的现场 实际观测表 明，用树脂 锚杆支护顶板之 后 ，顶板 的竖 向下沉量 从未支护 的 ８ ８ ． ６ ８ ｍｍ减小 到 ２ ９ ． ２ ４ ａ ｒ ｍ； 顶板塑性区也明显减小。说 明能够保证采场顶板 的安全稳定 。 关键词 ： 顶板稳定 性 ； 工程类 比法 ； 锚杆支护 ； 支护设计 ； 数值模 拟
Ｔｏ ｔ ａ ｌ １ ３ｌ
铜
业
工
程
总第 １ ３ １ 期 ２ ０ １ ５年第 １ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ期
Ｎｏ ． １ ２ ０ １ ５
Ｃ０Ｐ Ｐ ＥＲ Ｅ ＮＧＩ ＮＥ ＥＲＩ ＮＧ
墓
摘
慕撬舅 纛麓 麓
玛旦 江 ・ 吐木 尔 ’ 。 ，王贻明 ，孙 伟
基于FLAC3D的地震作用下某水库边坡稳定性分析
基于FLAC3D的地震作用下某水库边坡稳定性分析引言：地震是指地球内部发生的震动现象，是地球与外部环境相互作用的结果。
地震会对土体结构产生一系列的破坏和变形，从而对工程结构的稳定性产生重要影响。
在一些重要的水库边坡工程中，地震作用是必须考虑的因素，因为地震可能导致边坡的滑动、变形和破坏，进而引发洪水、泥石流等次生灾害。
一、地震引起的边坡稳定性问题：由于边坡通常由土体组成，随着地震的发生，震波会作用于土体内部，导致剪切和位移的发生。
这些变形和破坏将导致边坡的失稳。
地震引起的边坡稳定性问题主要表现在以下几个方面：1.动力荷载：地震产生的地动荷载是边坡稳定性分析的主要荷载。
地动荷载是由于地震产生的震波作用于边坡土体而引起的。
2.土体破坏：地震会导致土体内部的剪切破坏。
边坡的土体可能因地震而发生失稳，导致滑坡、崩塌等深层破坏。
3.地基液化：一些地震强度较大的地区，地震引起的地基液化现象会严重影响边坡的稳定性。
土体的液化将导致边坡失去支撑能力。
二、FLAC3D模拟地震作用下的边坡稳定性：FLAC3D是一个三维数值分析程序，用于模拟地下结构和土体的行为。
它基于有限差分法和剪切塑性理论，可以模拟边坡的变形和破坏情况。
1.地震波输入：在FLAC3D中，可以通过定义地震波作为输入，来模拟地震引起的地动荷载。
通过合理选择地震波参数，如PGA（峰值加速度）、PGV（峰值速度）等，可以对边坡进行有限差分模拟分析。
2.材料参数：在FLAC3D中，可以设置土体的材料参数，如弹性模量、剪切模量、摩擦角等，来模拟地震引起的土体破坏。
这些材料参数是根据实际场地勘察和试验得出的，可以根据实际情况进行调整。
3.边界条件：在FLAC3D中，可以设置相应的边界条件，如边坡顶部、底部和侧面的约束条件，来模拟边坡在地震作用下的变形和破坏。
通过合理设置边界条件，可以模拟边坡在地震作用下的变形和破坏情况。
三、案例分析：以水库边坡为例，进行地震作用下的边坡稳定性分析。
FLAC 3D在地震边坡稳定性分析中的应用
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅｓ ｂ ｌｙａ ａｙｉ ｏ ｏ ｅｗｉ Ｌ ｓｒ ｃ ： ｈ ｔ ｉｔ ｎ ｌｓｓ ｆ ｌｐ ｔ Ｆ ＡＣ ｉ ａｔｑ ａ ｅｉ ｉｔｏ ｕ ｅ ｈｓ ａ ｅ． ｅｉ ｕ ｓｏ ａｉ ａ ｉ ｓ ｈ ∞ ｎｅ ｒ ｕ ｋ ｓ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ Ｔ ｓ ｅ ｆ ｓｃ ｈ ｎ ｈ ｓ ｂ
置、 位移 、 速度及加速度 向量元 ， 为应力张量 ， 则应变速率张量 、 旋转速率张量可表示 为 ： （ ）， ， ２ ∞ ） 当施加载荷时 ， 产（广 ， ２ 单元结点的运动方程可表示为 ： ｑｐ ｄ／ｔ其 中Ｐ为介质密度 ， ｒ＋ ＝ Ｏ￣ ｂ ｐ ｖｄ， ｂ为体力
密度 ， 本构方程可表示为 ： ＝ （ ， ， ） ，＝ ， ， ， ］ ｋ （ ｋ ｌ２ ３ 其中 是应力速率张量 ， 是给定函数表达式 ， ） 旧
பைடு நூலகம்
论 了利 用 Ｆ ＡＣ Ｌ 如进行 边 坡地 震 动 力 分析 时如 何 设 置边界 条 件 、 质 体 阻尼 的 选取 、 震 波的 时 地 地 程 转化 和输 入 ． 此基础 上 ， 据边 坡 地震 荷 载作 用 下的边 坡位 移 变形 和 塑性 区域 的 贯通 情 况对 在 依
边坡 稳 定性进行 了分析．
合 所有 流体 质点 运 动参 数 的变 化 ， 到整 个 流 体 的运 动规 律 ． 格 朗 日法 移植 到 固体力 学 中 ， 所研 究 得 把拉 把 的 区域 划 分 成空 间 网格 ， 结点 就 相 当 于流 体 的质 点 ， ｘ 、 及 ｄ／ｔ ＝ ， ，） 别 为结 点 的空 间位 其 设 ｉ ｖｄ（ｉ１２ ３分
ｔ ｅ ｏ ｆｄ ｎ ｍｉ ｎ ｌ ｓ ｉ Ｌ ， ｏ ｎ ａ ｙ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｙ ａ ｃ ｗ ｖ ａ ｓｒ ｍ ｄ ｌａ ， ｄ ｄ ｐ ｎ ｒ ｈ ｒ ｙ ｏ ｙ ａ ｃ ａ ａｙ ｉ ｗ ｔ Ｆ ＡＣ Ｄ ｕ ｄ ｒ ｏ ｄ ｔ ｎ ，ｄ ｍｉ ａ ｅ ｔ ｎ ｆ ｓ ｈ ｂ ｉ ｎ ｒ ｏ ａ ｏ ｄ ａ ａ ｉ ｇ ｆ ｎ ｎ ｍ ｏ ｇ ｏ ｏ ｉａ ｏ ｙａ ｅｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ． ｈ ｔ ｉ ｔ ｆ ｌ ｐ ａ ｔ ｑ ａ ｅ ｉ ｅ ｔ ｔ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅｄ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ｔ ｄ ｐ ａ — ｅ ｌｇ ｃ ｌ ｄ ｒ ｉｃ ｓ ｅ Ｔ ｅｓａ ｌ ｙｏ ｏ ｅ ｉ ｅ ｒｈ ｕ ｋ ｓ ｍａｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｌｓ ｂ ｂ ｉ ｓ ｎ ｓ ｉ ｈ ｎ ａ ｔ ｉｔｒ ｏ ｒ ａｔａ ｓ ｘｏ ｉ Ｌ ３． ｉ ｄ ｓｏ ｔ ｎ ａ ｅ ｎ ｆ ｉ ｎ ｗ ｔ Ｆ ＡＣ Ｄ ｃ ｉ ｒ ｉ ｈ Ｋｅ ｒ ｓ Ｆ ＡＣ ｅ ｒｈ ｕ ｋ ； ａｙ ｉ ｏ ｏ ｅｓａ ｉ ｔ ； ｕ ｒｃ ｌ ａｕ ｉ ｌｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｌ ∞； ａ ｔ ｑ ａ ｅ ａ ｌｓｓ ｆ ｌｐ ｔ ｌ ｙ ｎ ｍｅ ｉ ａ ｖ ｌ ｅｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｓ ｂ ｉ ｏ
利用FLAC_3D_分析某边坡地震稳定性
输入以及转化动力时程，为地质体选取合理的阻尼。在此基础上，对该边坡进行了详细的动力分析。结果表明，
在地震作用下，边坡会发生一定的永久位移，因此，工程上应慎重考虑。利用 FLAC3D 对边坡进行动力分析的文
献较为鲜见，该方法为利用 FLAC3D 解决边坡动力问题提供了范例。
关键词 数值分析，边坡，地震稳定性分析，FLAC3D
图 3 人工合成的加速度时程 Fig.3 Acceleration series created by artificial method
对加速度时程做谱分析，其振幅谱参见图 4。 从图上可以看出，地震的卓越频率为 5 Hz，95%以
上的能量集中在 15 Hz 范围内。
0.20
振幅/m
0.10
0.00 －0.10
引入土体的动力反应分析的是 Clough 和 Chopra (1966)[3]。20 世纪 70 年代以来，有限单元法已经广 泛地应用于土体的动力分析中。近年来，拉格朗日 元由于能解决大变形问题而倍受青睐，美国 Itasca 公司推出的 FLAC3D 能够很好地用以进行动力分 析[4]。
利用 FLAC3D 进行边坡动力分析的文献鲜见报 道。本文利用 FLAC3D 对一边坡地震稳定性进行了 研究。文中讨论了对于边坡动力问题边界条件的设 置、边坡阻尼的选取、场地人工地震波的合成及输 入等关键问题，为将 FLAC3D 用以解决边坡动力问 题提供了范例。
Beijing 100029 China) (3Geological Engineering Department，Chang′an University， Xi′an 710054 China)
Abstract The stability analysis of slope under earthquake is made with FLAC3D in this paper. The problems about boundary conditions，dynamic time series，and rational damping for geological body are discussed. The
基于FLAC^3D采空区地表建筑稳定性分析
COnSTRUCTiOn SAFETY2020年第9期结构安全基于FLAC3D采空区地表建筑稳定性分析薛丹丹，苏岱峰（山西工程职业学院冶金与环境工程系，山西太原030009）【摘要】地下采矿作业和机械挖掘会引发多种情况的地面塌陷，塌陷程度较大时，会使地面建筑物发生不可挽回的损毁和破坏。
为分析研究采空区地表窑洞的稳定性，文章通过有限数值FLACa软件，具体观察采空区地表窑洞的沉降规律及受力情况。
研究结论：位于采空区中央正上方的建筑物塌陷程度最为严重，而位于采空区边界上方的建筑物会呈现显著的多种形式的塌陷，建造建筑物应避开此处。
【关键词】采空区FLAC®窑洞建筑稳定性【中图分类号】TD325【文献标志码】A0.引言随着人类社会的发展，城市建设范围不断扩张，土地供应紧张使得不少建筑物建在了采空区的上方，而由于采空区对原有岩体应力平衡的破坏，可能会导致采空区周围岩层乃至地表产生移动变形，引起地表大面积下沉，继而影响地表建筑的安全，甚至危害人身安全，所以此次对地表沉降影响的研究是非常具有实用性及现实意义的山。
目前学术界对一般地表建筑结构的稳定性研究较多，分析水平日趋完善，采空区地表建筑方面的分析却寥寥无几，尤其是采空区上方的窑洞结构稳定性。
马榕等学者对采空区窑洞变形破坏的规律进行分析，论述了采空区引起窑洞变形破坏的若干因素⑵;刘永等学者应用FLAC"软件和自编接口程序，研究了采空区对地面沉降的影响⑶；井征博等学者通过人为地给柱脚支座以支座沉陷，模拟采空区引起的地表变形对框架结构的影响⑷;程占博等学者应用概率积分法及典型曲线法，对开采工作面导致的地表沉降规律做出了分析预测⑴。
本文基于山西省独特的黄土高原地质条件和窑洞建筑，以更为先进的工程模拟软件FLAC®分析了吕梁某村庄采空区上方三孔窑洞的稳定性，对窑洞结构的应力应变分布情况与破坏规律进行反复观察计算，研究结果可为采空区建筑的稳定性分析提供参考。
基于FLAC 3D的边坡地震稳定性及参数分析
青海交通科技2020—5基于FLAC3D的边坡地震稳定性及参数分析张力(广西交科集团有限公司南宁530000)摘要本文基于FLAC3D有限差分软件，建立了单向边坡模型，通过文献对比，验证了本文模型的准确性。
采用2000年South Iceland地震加速度时程曲线作为地震荷载，研究了地震加速度峰值对边坡动力响应和边坡破裂面的影响，同时分析了坡面形状、边坡高度和边坡角度三个几何参数对边坡不同位置地震PGA放大系数的影响。
结果表明：地震作用下，边坡坡脚位置首先生成破裂面，然后裂缝逐渐向坡顶位置扩展。
坡面形状对坡面地震响应的影响显著，相同加速度峰值下，凹形坡和内折坡更安全。
边坡高度对边坡顶部平台的放大系数影响显著，边坡角度的变化对放大系数影响不明显#关键词边坡FLAC3D地震响应几何参数South Iceland地震波Seismic stability and parameter analysis of slope based on FLAC3DLi Zhong(Guangxi transportation science and technology group Co.#Ltd.Nanning530000#China)Based on FLAC3D finite dtference softwara#A one-way slope model was established.The accuracy of the mode was verified through literatura comparison.The time一history curve of the2000South Iceland eerthquake acceleration was used as the seismic load1u study the effeci of the amplitude of eerthquake acceleration on the dynamie response of the slope and the formation of slope fracture.At the same time,the influence of three gometrie parameWry,slope shape,slope height and slope angk,on the seismic PGA amplification factor at diffey-ent positions ot the slope wera analyzed.The results show that the crack is generated at tte foot of the edge slope, and then the crack gradut l y expands It the top of the slope undea the seismic.The shape of the slope has a signm-eantontoueneeon theseosmoeaesponseotthesoope.Coneavesoopeand ontoodongsoopeaaesateathan otheatypesot slopes.The slope height has a significent influence on tae amplincation factor of the top platorm of the slope,while the slope Angle has no signifmynt influence on tOe PGA amplification factoaKey;(%1Slope;FLAC3D；Espons ot earthquake;ParameWry ot geometwc；Seismic waves ot South ceeoand0引言我国地理位置位于太平洋及亚欧地震活跃带之间，属于地震频发国家，据统计我国一年中发生三级以上地震超过400次,地震的发生使人民财产及生命安全受到了严重的损害。
某尾矿坝的稳定性计算与分析实例
某尾矿坝的稳定性计算与分析实例一、引言尾矿库是一种特殊的工业建筑物，也是矿山三大控制性工程之一。
它的运营好坏，不仅影响到矿山企业的经济效益，而且与库区下游居民的生命财产及周边环境息息相关。
我国是一个矿业大国，每年排弃尾矿近3亿t，除小部分作为矿山充填或综合利用外，绝大部分要堆存于尾矿库，现有尾矿库2600多座，尾矿库的重大事故时有发生，对下游居民的生命财产造成严重威胁，也将给企业带来不可估量的损失，在社会上造成极坏的影响。
2000年10月18日，广西南丹县大厂镇鸿图选矿厂尾矿库发生重大垮坝事故，共造成28人死亡，56人受伤，70间房屋不同程度毁坏，直接经济损失340万元；2008年，山西襄汾特大尾矿库溃坝事故造成了279人遇难。
可见，尾矿库的安全稳定极其重要。
随着科学技术水平的不断提高，矿山企业对回收率越来越重视，矿石磨得粒度也越来越细。
目前，细粒尾矿没有严格的定义。
细粒尾矿是指平均粒径d cp≤0.03mm，且小于0.109mm 的含量一般大于50%，大于0.074mm的含量小于10%，大于0.037mm的含量小于30%的尾矿。
尾矿坝作为堆载尾矿砂的重要构筑物，细粒尾矿筑坝的安全稳定性研究受到矿山企业的普遍送注。
尾矿库安全运行的送键是尾矿坝体必须安全稳固，因此，为了防止尾矿坝事故的发生，对尾矿坝的稳定性分析研究是完全有必要的，意义重大。
二、影响细粒尾矿坝体稳定性因素尾矿坝是尾矿构筑物的主体，影响尾矿堆积坝稳定的因素很多，如坝体内浸润线高低、沉积滩长度、尾矿堆积坝坝坡度、排洪系统等。
（一）坝体内浸润线高低对坝体稳定性的影响坝坡浸润线是尾矿坝的生命线，它是直接影响坝体安全的一个非常重要的因素之一。
地下水对坝体不仅产生动水压力，降低坝体的稳定性，尤其是在地震时，引起孔隙水压力的快速上升，有效应力减少，产生管涌、流沙和坝面沼泽化等危险，对尾矿坝安全带来严重的危害。
根据现场堆积实践结果对比分析，细粒尾矿堆积坝的浸润线比一般尾矿堆积坝的浸润线高。
基于FLAC3D的地震作用下某水库边坡稳定性分析
基于FLAC3D的地震作用下某水库边坡稳定性分析作者：张建美来源：《信息记录材料》2019年第01期【摘要】某水库溢洪洞进口边坡卸荷变形明显、裂隙发育，对边坡稳定非常不利。
结合该边坡现场地质条件及力学参数，采用FLAC3D数值分析方法，研究该边坡在运行期地震作用下的稳定性，确保边坡的运行安全。
【关键词】地震；FLAC3D；边坡稳定【中图分类号】TV5 【文献标识码】A 【文章编号】1009-5624（2019）01-0033-031 引言水电工程边坡是最常见的人类工程活动之一。
随着我国水电开发如火如荼地开展，大规模水电站建设中的岩石工程边坡问题显得尤为突出。
施工开挖、水荷载、渗流等多种因素共同作用可能导致边坡失稳。
地震会对水库边坡造成巨大冲击，而我国是一个多地震国家[1]，故地震作用下边坡的稳定性分析研究是当今岩土力学和地震学研究的热点[2]。
本文结合某水库边坡的现场地质条件，采用FLAC3D数值分析方法，研究某水库右岸溢洪洞进口高边坡在运行期地震作用下的稳定性，希望为后续的安全使用和其他类似工程提供参考。
2 工程概况及地质条件某水电站是大渡河干流水电规划22个梯级开发项目中的一个，水库正常蓄水位为1842.00m，相应库容6.62亿m3，总库容7.06亿m3，死水位为1802.00m，调节库容3.87亿m3。
水电站枢纽建筑物主要为：拦河大坝、左右岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水发电系统等。
右岸溢洪洞进口（1802m高程）位于右坝肩上游。
进口高边坡现已完成施工开挖及支护，开挖高程为1915m ～1796m，最大开挖高度为119m，分七级开挖。
工程采用Ф25锚索（300t）支护，深入稳定层长度大于5m，另采用Ф25锚杆、Ф32锚杆及Ф28锚杆束支护，长度分别为6m、9m、12m；在坡体内的裂隙密集区（1860m高程）设置一排抗剪洞，用C20混凝土置换。
右岸溢洪洞进口边坡岩体风化卸荷较浅，强卸荷、强风化上段水平深度为65.3m，弱卸荷、弱风化下段为110m。
基于FLAC3D余震对尾矿坝稳定性影响的研究
基于FLAC3D余震对尾矿坝稳定性影响的研究
曹进海;胡军
【期刊名称】《中国钨业》
【年(卷),期】2017(032)004
【摘要】针对余震对尾矿坝稳定性的影响问题,以某上游式尾矿坝为例,基于完全非线性有限差分法,从不同余震烈度、网格变形、位移变化及超孔压比等方面对尾矿坝进行数值模拟分析,结果表明:余震对坝体会造成非常严重的破坏,余震产生的位移偏移量大于主震产生的位移偏移量,以监测点B为例,余震结束时产生的水平位移偏移量是主震结束时产生的水平位移偏移量的1.75倍;坝体位移偏移量的大小跟余震的烈度有关,余震烈度越大,坝体的偏移量就越大;当坝体内土体处于饱和时,余震发生时坝体内超孔压比能够迅速达到主震作用时的超孔压比值,尤其当强余震作用时这种现象更为明显,从而证明余震对坝体的稳定性是有较大影响的,其分析结果可为后续尾矿坝的抗震设计及坝体的防灾减灾提供参考依据.
【总页数】6页(P68-73)
【作者】曹进海;胡军
【作者单位】辽宁科技大学土木工程学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学土木工程学院,辽宁鞍山 114051
【正文语种】中文
【中图分类】TV641
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1.尾矿坝外排土压坡对尾矿坝稳定性影响研究 [J], 穆贵清;吕淑然;王冀飞
2.余震动对上游法尾矿坝稳定性的影响研究 [J], 曹金海;段蔚平;吴小刚
3.基于FLAC3D的某尾矿坝稳定性研究 [J], 袁经中
4.基于FLAC3D尾矿坝几何尺寸对渗流场的影响分析 [J], 曹进海;胡军
5.高烈度地震对龙都尾矿坝稳定性影响的研究 [J], 王国华;段希祥;杨溢;李天华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
FLAC_3D_在采空区稳定性分析中的应用
FLAC 3D在采空区稳定性分析中的应用武崇福,刘东彦,方 志(燕山大学建筑工程与力学学院,河北秦皇岛 066004)摘要:为了解决目前采空区利用率普遍较低的现象,提高土地资源的利用率,采空区治理显得尤为必要.首先从介绍数值模拟FLAC 3D软件的基本原理入手,采用数值模拟计算方法分析采空区稳定性.针对具体的工程实例,利用数值模拟软件FLAC 3D 对南马圈煤矿和村民自采小矿采空区的稳定性进行定量分析;通过监测地表沉陷历史过程及观测采场围岩破坏情况,较真实地再现了围岩变形的破坏过程,尤其是塑性区的发展过程;通过观测采空区破坏的形式及采空区破坏的特征,为治理采空区提供了理论依据.关 键 词:采空区;稳定性;围岩;数值模拟;FLAC 3D中图分类号:T D 325 文献标识码:A 文章编号:1673 9787(2007)02 0136 051 FLAC 概述随着计算机技术的发展,数值模拟方法已广泛应用于岩土及地下工程的研究和设计中.FLAC (Fast Lagrang ian Analysis of Cotinuum)是一种显式有限差分程序;基于显式有限差分方法求解运动方程与动力方程[1]过程中,基本方程组和边界条件(一般均为微分方程)近似地改用差分方程(代数方程)来表示,即由空间离散点处的场变量(应力、位移)的代数表达式代替(这些变量在单元内是不确定的),从而把求解微分方程的问题转换成求解代数方程的问题.FLAC 3D 程序是由美国ITAS CA 咨询集团公司在FLAC 的基础上开发的三维数值分析软件.由于其分析不局限于某一类特殊问题或分析类型,所以FLAC 3D广泛应用于土木、交通、采矿、水利等行业,实现了对岩石、土和支护结构等建立高级三维模型,进而进行复杂的岩土工程数值分析与设计.FLAC 3D 具有良好的后处理功能:计算时,三维网格自动被剖分成四面体单元;在网格划分上没有太多的限制,可以准确地模拟工程实际;每个单元体都可以有自己的材料模型,材料可以在外力及应力的作用下屈服流动,网格也随着材料的变形而改变(大变形模式);有限差分法不需组合成大型整体刚度矩阵,通常采用 显式 、时间递步法解算代数方程;FLAC 可以处理任意的本构模型而不需要对求解运算法则进行调整;在模拟材料的屈服过程中,采用了混合离散化方法模拟塑性破坏与塑性流动,比有限元更为有效;FLAC 3D采用宏语言FLACish (简称Fish)时,用户可以定义自己的新变量、函数或本构模型.本文采用FLAC 3D 分析采空区稳定性,模拟覆岩的破坏及应力分布情况.2 工程区概况场内地层上覆地层为第四系表土,主要以砂、砾卵石为主;下伏基岩为二叠系至石炭系的煤系地层(二叠系地层主要为茂山组和荒山组).物探结果表明,场地深部存在着1条拟断层,北东55!,倾向东南45!左右;岩体普遍发育近似正交的两组节理,间距0.2m ,闭合性较好,可见钙质填充物.场地地下水类型为第四系孔隙潜水,主要赋存于表层砂砾石层中,稳定水位埋深4m 左右.根据钻探取样和岩石力学实验结果,考虑岩石尺寸效应,岩石力学参数见表1.第26卷第2期2007年4月河南理工大学学报(自然科学版) JOU RN AL O F HEN AN POL YT ECHN IC U N IV ER SI T Y(NAT U RA L SCI EN CE) Vol.26 N o.2Apr.2007收稿日期:2006 09 16作者简介:武崇福(1966 ),男,河北秦皇岛人,副教授,从事地基、基础及上部结构协调作用教学与研究.E mail:langz i 800717@该区域采空区由2部分组成,一部分为南马圈煤矿采煤形成的采空区,另一部分为南马圈村民自采形成的采空区.南马圈矿,始于1984年,至1995年底停采封闭矿井历时11a.南马圈煤矿所采煤层为4煤层,煤层厚度20m 左右,回采12m 左右;煤层倾角平均为20!,局部为40!;采用长壁崩落法采煤,全部垮落法管理顶板,回采率为30%~40%;煤柱大小一般在2~4m 之间.工作面最迟开采结束距今10a.南马圈村民自采矿煤层为2煤层,煤层厚度2~6m ;煤层倾角20!,局部为30!;采用长壁崩落法采煤,全部跨落表1 岩土体岩石力学参数T ab.1 M echanics parameter of the rock序号标识岩石名称密度/(kg ∀m -3)体积模量/Pa 剪切模量/Pa 抗拉强度/Pa 粘结力/Pa 内摩擦角/(!)1t1土层1960 2.8e89.3e7 3.5e58.5e5252t2细砂2540 2.7e9 1.6e9 1.0e6 2.0e6353t3中砂2580 3.3e9 2.5e9 1.2e6 4.0e6374t42煤层14008.5e8 3.8e8 5.0e5 1.0e6285t5粗砂2560 4.2e9 2.9e9 1.5e6 5.0e6346t6砂页2600 5.1e9 3.3e9 2.0e6 4.5e6377t7粉砂2630 5.0e9 3.8e9 2.5e6 6.0e6358t84煤层1430 1.0e9 4.6e8 6.0e5 1.2e6289t9砂页2660 5.7e9 3.4e9 2.6e6 5.0e63510t10粉砂26805.6e94.2e93.5e68.0e638管理顶板,回采率70%以上;基本不留煤柱,工作面最迟开采结束距今3年.3 采空区稳定性的FLAC 分析为了反映南马圈场地在回采过程中覆岩的非线形特征,本文采用FLAC 3D 进行模拟.3.1 计算模型计算范围沿X 轴正向200m ,沿X 轴负向240m;沿Y 轴正向280m,沿Y 轴负向160m;铅锤Z 轴沿负向170m 作为模型边界.整个三维模型共划分69575个单元和75264个节点,其中采空部分采用零单元模拟,模型网格如图1所示.模型侧面限制水平移动,模型底面限制垂直移动,模型上部为自由地表.根据覆岩发生变形的情况及覆岩的材料特性,本构模型采用弹塑性本构模型,破坏准则采用摩尔 库仑屈服准则.3.2 模拟分析方案(1)根据南马圈采空区物探勘查成果图,采空区分布如图2所示.(2)为分析采空区对上覆岩层的扰动影响,将南马圈矿和村民自采矿进行三维位移场、应力场和破坏场对比分析.(3)结合地表特征点的高程测量结果,在三维数值计算模型的地表分别设置了4个沉陷监测点(见图3),对采动沉陷的历史过程进行监测,同时确定南马圈矿和村民自采矿的塌陷中心位置.4 计算结果及分析4.1 三维采场位移特征及分析根据计算结果(图4),南马圈矿回采后地表沉陷区的中心位于Y 轴左侧,坐标为-24m,56m,0),最大沉降量为114m (图5),村民自采矿回采后地表沉陷区的中心位置在Y 轴右侧,坐标为8m ,88m,0,最大沉降为306mm.由图4、图5可知,村民自采矿回采2煤层加剧了地表的沉陷量,最大下沉量为南马圈煤矿回采4煤层的2.68倍,地表的沉陷中心向东北方向产生了偏移.4.2 三维采场应力特征及分析根据计算结果(图6),南马圈矿回采后地表最大主应力区的中心位于Y 轴左侧,坐标为-56m,137第2期 武崇福等:FL AC 3D 在采空区稳定性分析中的应用40m ,0,最大压应力值为-0.2MPa,最大拉应力值为0.06M Pa(图7),村民自采矿回采后地表主应力区的中心位于Y 轴右侧,坐标为8m,88m,0,最大压应力值为-0.66M Pa,最大拉应力值为0.06MPa.由图6、图7可知,村民自采矿回采2煤层后加剧了地表最大主应力集中的程度,最大压应力值为原来的3倍,地表最大主应力区中心向东北方向产生了偏移.4.3 三维采场破坏特征及分析南马圈煤矿回采后,在地表没有出现拉破坏单元,仅在深部采场围岩附近产生了较多的塑性破坏单元,但表土下的基岩出现了局部塑性破坏单元(图8);村民自采矿回采后,在地表产生了大量的塑性破坏单元,沿沉陷盆地边缘出现较多的拉破坏单元(图9).村民自采矿回采2煤层后加大了地138 河南理工大学学报(自然科学版) 2007年第26卷表破坏的程度与范围,加剧了上覆顶板的拉破坏,尤其对近地表的岩土体造成的损伤破坏最大.4.4 场地变形稳定性预测及分析如图10所示,南马圈矿回采后,地表发生沉陷.由地表监测点曲线图可知,各点位移由大至小排序为:测点2>测点4>测点3>测点1.总体看,各监测点沉陷位移有缓慢趋于收敛的趋势,地表趋于稳定;但随村民自采矿的陆续回采,进一步活化了采空区的沉陷.由地表监测点曲线图可知,各点位移由大至小排序为:测点2(205m m)>测点1(156mm )>测点4(113mm )>测点3(100mm );但是,村民自采矿回采结束后,各监测点沉陷趋于收敛,地表也趋于稳定.回采结束后,各监测点沉陷位移与各个特征点的实测高程相比,变形程度及趋势是一致的.此外,如图11和图12所示,回采过程结束后,地表水平位移为A(88mm)/B (79mm);C (80mm)/D (71mm).图13和图14分别表示南北和东西垂向位移.5 结 论(1)FLAC 3D数值模拟算法不仅可以用来研究地下采空区的稳定问题(非线性、大变形、塑性流动),而且还可以用来模拟岩土体的开挖、岩石力学的静动态、耦合分析,是工程数值计算中一种有效的算法.139第2期 武崇福等:FL AC 3D 在采空区稳定性分析中的应用(2)本文通过计算分析马圈采空区稳定性,为以后的实际工程提供了一种有效准确的计算方法.(3)分析表明,采空区顶板弯曲跨落,板底出现拉应力,围岩产生塑性破坏单元.回采结束后,地表呈现由西北向东南倾斜的趋势;南北方向的变形大于东西方向的变形.(4)研究了南马圈场地采空区上覆围岩受采动影响的时空变形特征及分布规律,得出了南马圈场地南马圈煤矿采空区处于稳定状态,村民自采矿采空区处于基本稳定状态.参考文献:[1] 吴洪词,胡 兴,包 太.采场围岩稳定性的FLA C 算法分析[J].矿山压力与顶班管理,2002(4):91 98.[2] 刘 波,韩彦辉.F LAC 原理、实例及应用指南[M ].北京:人民交通出版社,2005.[3] 吴传斌,施 斌,孙 宇,等.昆明白泥井3号隧道围岩稳定性FL AC 模拟[J].水文地质与工程地质,2004(6):52 55.[4] 潘永坚,陈 光.某浅埋地下洞室围岩稳定及渐进破坏过程分[J].水文地质与工程地质,2004(3):69 71.[5] 郭广礼.老采空区上方建筑地基变形机理及其控制[M ].北京:中国矿业大学出版社,2002.[6] 张永兴.岩石力学[M ].北京:中国建筑工业出版社,2005.[7] 杨伯源,张义同.工程弹塑性力学[M ].北京:机械工业出版社,2003.[8] 何满潮.工程地质数值法[M ].北京:科学出版社,2006.T he A pplication of FLA C3Din the Analysis on Stability of the Waste CaveWU Chong fu,LIU Dong yan,FANG Zhi(Civ il Engineering and M echanics I nstitute,Yanshan Uu niv ersity ,Qinhuangdao 066004,China)Abstract:T he use of the w aste cave is g enerally low er at present,to slove the problem,increase using land resource and storing the w aste cave has become necessary.Firstly ,the paper introduces the principle of the FLAC 3D w hich is a numerical simulate software and use numerical simulate to analyse the w aste cave #s stability.According to concrete project g ives a real example:the waste cave #s stability of Nanmaquan coal mine and Mincai small coal mine ,analyses the stability by use of the FLAC 3D programm ,observes the process of sedimentation about the earth #s surface and the destroying of w all rock about the coal mine,taking on a new look about the process of the wall rock #destroying really specially about the state zone.By observing the w aste cave #s deslroying,to g ive a theoretical base of restoring the w aste cave.Key words:waste cave;stability;w all rock;numerical simulate;FLAC 3D(责任编辑 杨玉东)140 河南理工大学学报(自然科学版) 2007年第26卷。
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王炳文等 :基于 FLAC3D的尾矿库地震稳定性分析 2010年第 4期
图 5 人工合成地震波的加速度时程 1— X 方向的加速度 ; 2—Y方向的加速度 ; 3—Z 方向的加速度
④地震波沿 X, Y, Z 方向输入 。这些特点符合自由 场边界条件的要求 [ 6 ] ,故采用自由场边界条件 。
关键词 尾矿库 FLAC3D 地震作用 稳定性分析
Ana lysis on Stab ility of Ta iling Pond Under Earthquake W ith FLAC3D
W ang B ingwen1 Zhang Lei1 Zhao Yanchang2 L i J ianhui2 Fu Yanrong2
Series No. 406 Ap ril 2010
金
属 矿
M ETAL M IN
山
E
2总01第0年第4064期期
基于 FLAC3D 的尾矿库地震稳定性分析
王炳文 1 张 磊 1 赵彦昌 2 李建辉 2 付延荣 2
(1. 中国矿业大学 (北京 ) ; 2. 邯邢冶金矿山管理局西石门铁矿 )
(N1
)
- 1. 60
25
= 6;在 20 m
深处
(N1
)
- 1. 60
25
= 10; 在 35 m 深 处
(N1
)
- 1. 60
25
=
14[ 4 ] ,根据 B yrne模型对 Group sand 模型设置相应
的参数 。
4 分析模拟结果
模拟得到的液化区域见图 7。可知 ,在地震动
力载荷作用下 ,局部尾砂发生液化 。这表明 ,在地震
王炳文 (1972—) ,男 ,中国矿业大学 (北京 )资源与安全工程学院 ,讲 师 ,博士 , 100083 北京市海淀区学院路丁 11号 。
·159·
总第 406期 金 属 矿 山 2010年第 4期
M7. 2级大地震 。此外 ,尾矿的颗粒级配特征表明 , 这种尾矿在地震荷 载作 用下 易发 生振 动液 化 [ 2 ] 。 因此 ,在设计地震荷载作用下该尾矿坝是否能安全 运行 ,坝体加高后是否能满足抗震要求需要进行论 证研究 。
2 前期模型处理
2. 1 建立尾矿库整体三维模型 依据地质资料对尾矿库建库前的地表进行模
拟 ,取 X 方向 1 680 m 和 Y方向 890 m 范围建立原 始地表 FLAC3D网格模型 (图 1) ,将此部分模型定义 为 Group earth。目前 ,尾砂堆积高度为 + 430 m ,建 立尾砂排放现状的网格模型 (图 2 ) ,定义为 Group sand。
内聚力 c / Pa
抗拉强度 内摩擦角 σt /MPa < / ( °)
碎胀角 ψ / ( °)
尾砂 1. 6
0. 8 18. 78
0
33. 05
0
原岩 66. 7
40
800
4. 8
37. 0
15
对模型的原岩和尾砂分别建立约束条件 。原岩
作为地表的一部分应该对其四周以及底部分别做相
应的约束 ,而尾砂作为排放物与原岩没有物理联系 , 故在本模型中不做约束 。
FLAC3D通过在模型四周生成二维和一维网格 实现这种自由场边界条件 ,主体网格的侧边界通过 阻尼器与自由场网格进行耦合 ,自由场网格的不平 衡力施加到主体网格的边界上 。由于自由场边界提 供了与无限场相同的效果 ,因此向上的波面在边界 上不会产生扭曲反弹 。尾矿库自由场模型见图 6。
矩阵 ; a, b分别为质量阻尼常数和刚度阻尼常数 , 其 中 a =λω, b =λ/ω,λ,ω分别表示阻尼比和自振原
图 1 建库前地表网格模型
2. 3 对网格赋值并建立边界约束条件 Mohr - Coulomb本构模型适于模拟松散胶结颗
粒材料 [ 6 ] ,而尾砂具有松散胶结的特性 ,故选用 Mo2 hr - Coulomb模型描述 。稳定性分析所取计算参数 见表 1。
表 1 材料物理力学参数
岩性 体积模量 剪切模量 K /MPa G /MPa
FLAC是基于显式有限差分 法的 数值 分析 方 法 ,能较好地模拟地质材料在达到强度极限时发生 的破坏或塑性流动的力学特性 ,特别适于分析渐进 破坏失稳以及模拟大变形 [ 3 ] ,广泛用于土建 、采矿 、 交通 、水利等领域的数值计算分析 。本研究以华北 地区某铁矿尾矿库为工程背景 ,运用 FLAC3D数值分 析软件研究地震作用下该尾矿坝的稳定性 ,为该矿 尾矿库的安全管理和灾害预防提供理论依据 。
频率 。
根据谱分析结果 ,取 fm id = 10 Hz,用命令 set dyn damp rayleigh 0. 05 10 设置瑞利阻尼 。
3. 4 设置液化参数
Hale Waihona Puke 可液化的 Group sand本构模型采用 FLAC3D内
置的 Byrne 等改进的循环荷载体应变增量模型 ,模
型的详细描述和对砂土液化机制的认识可参考有关
1 尾矿库工程概况
某铁矿尾矿库地处我国华北地区 ,采用上游式 池填法筑坝 ,属三等库 。初期坝为透水堆石坝 ,坝高
25 m (坝底标高 + 350 m ) ,坝长 154 m ,底宽 97 m , 顶宽 5 m ,坝外坡坡比为 1 ∶2,上游坡为 1 ∶1. 8。初 期坝坝体采用干砌块石护面 ,护面下设 1. 15 m 厚的 反滤层 。尾矿输送浓度 35% ～40% ,尾矿坝现已堆 筑至 + 430 m 标高 。
图 3 尾矿库水位面网格模型 ·160·
图 4 尾矿库原始地应力场
3 地震稳定性分析
3. 1 人工合成地震波 根据我国 1980 年编制的《中国地震烈度表 》,
并参考距该地区最近的唐山在 1976年发生的地震 , 人工合成 Ⅶ烈度地震波如图 5所示 。该地震波峰值 加速度为 0. 1g, 卓越周期为 0. 4 s。 3. 2 边界条件的设置
Keywords Tailing pond, FLAC3D , Earthquake action, Stability analysis
尾矿库是矿山重要的组成部分 ,其安全运行是 矿山工作的重中之重 [ 1 ] 。地震是影响尾矿坝稳定 性的重要因素之一 ,历史上曾有多起地震引起溃坝 、 振动液化的灾害记载 [ 2 ] 。因此 ,研究地处地震活跃 区域的尾矿库工程的稳定性问题是十分必要的 。
根据地质钻探报告 ,尾矿沉积体的土体类别分 为 4种 ,即中砂 、细砂 、粉土和粉质粘土 ,坝体以粉土 和粉质粘土为主 。各类尾矿材料的基本力学性能参 数差异不明显 ,可近似地将坝体视为由同一种材料 构成 [ 4 ] 。
震害调查表明 ,上游法尾矿坝在地震荷载作用 下易发生液化垮坝破坏 [ 5 ] 。该尾矿库地处我国地 震活动强烈的华北平原地震带 ,曾发生过 M7. 5 和
( 1. Ch ina U n iversity of M in ing & Technology (B eijing) ; 2. X ish im ei Iron M ine, Hanx ing M eta llu rg ica l M ine A dm in istra tion)
Abstract Numerical simulation is one of the effective methods to analyze the stability of geotechnical engineer. The finite difference software FLAC3D ( Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 D imensions) was app lied to establish a 3D 2 mesh model and a fluid2solid model of an iron m ine tailing pond, and the constitutive relation of tailings was described by the Mohr2Coulomb model to analyze the stability of tailing dam under earthquake. The results indicate that the tailing pond has been on the whole stable under strong earthquake, excep t some partial liquefaction which can possibly lead to breaking. And the most active area of tailing pond is in the edge of dam base or dam crest. The results also show that it is feasible to analyze the overall stability of tailing pond under earthquake action by means of FLAC3D , which p rovides an access to ana2 lyze some dynam ic p roblem s of tailing pond.