基于FLAC3D模拟的大规模采空区破坏概率研究

›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (10): 3000-3006.

基于FLAC3D模拟的大规模采空区破坏概率研究

尚振华^{1, 2, 3}，唐绍辉²，焦文宇²，刘畅²

1. 中国科学院南海海洋研究所，广州 510301；2. 长沙矿山研究有限责任公司金属矿山安全技术国家重点实验室，长沙 410012；3. 中国科学院大学，北京 100049

收稿日期:2013-10-16 出版日期:2014-10-11 发布日期:2014-10-27
作者简介:尚振华，男，1985年生，在读博士，主要从事地压及采场稳定性的研究工作
基金资助:
国家重点基础研究发展计划（973）项目(No. 2012CB724207)

Failure probability of goaf in large-scale based on simulation of FLAC3D

SHANG Zhen-hua^{1, 2, 3}，TANG Shao-hui²，JIAO Wen-yu²，LIU Chang²

1. South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510301, China; 2. State Key Laboratory of Metal Mine Safety Technology, Changsha Institute of Mining Research Co., Ltd., Changsha 410012, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2013-10-16 Online:2014-10-11 Published:2014-10-27

摘要/Abstract

摘要： 采空区稳定性的问题由来已久，但目前对采空区的整体稳定性评价结论几乎仍停留在定性层面上，特别是对于条件复杂的大规模地下矿山采空区，若能将其量化则在很大程度上将会对矿山安全提供一定的保障。针对大规模采空区稳定性的难题，在数值模拟的基础上引入采空区破坏概率的概念试图解决这一问题。在FLAC3D后处理的过程中，结合统计学中概率的基本原理，利用Excel的风险分析插件@Risk对FLAC3D网格单元的计算结果进行统计分析，并以95%的置信区间为准，从主应力、剪切破坏判据Fs以及弹性应变能等方面深入研究分析采空区的破坏概率，进而将采空区稳定性问题得以量化，同时得出了大量岩石网格单元主应力和弹性应变能分布服从韦布尔分布(Weibull)和对数正态分布(lognorm)的规律。量化不仅解决了空区稳定性的问题，也将为数值模拟开拓更为广阔的应用空间。

关键词: 破坏概率, 采空区, 数值模拟, 韦布尔分布, 对数正态分布

Abstract: Goaf stability is a long-standing problem. But almost all conclusions about goaf-integral-stability-evaluation are on a qualitative level, especially for the goaf in condition of large-scale and complex underground mines. If be quantified, it will, to a better extent, provide some protections for mine safety. For the problem of goaf stability in large-scale, the concept of “failure probability of goaf” based on numerical simulation is introduced to try to answer it. In the postprocessing of FLAC3D, several aspects of failure probability of goaf in the principal stress and shear failure criterion Fs and elastic energy are researched and analyzed respectively, in which the basic principles of probability of statistics are subjected to 95% confidence interval, and "Excel" plugin @Risk is used to statistically analyze the calculation results of grid in FLAC3D; then it makes the stability problem of goaf been quantified. Finally, a conclusion that the principal stresses and elastic energy of rock grid cells in large number follow Weibull distribution and Lognormal distribution has been drawn as well. At the same time, quantification not only solves the problem of the goaf stability, but also makes application of numerical simulation broadened.

Key words: failure probability, goaf, numerical simulation, Weibull distribution, lognormal distribution

中图分类号:

TD 853.391+.2

尚振华，唐绍辉，焦文宇，刘畅，. 基于FLAC3D模拟的大规模采空区破坏概率研究[J]. , 2014, 35(10): 3000-3006.

SHANG Zhen-hua ，TANG Shao-hui ，JIAO Wen-yu ，LIU Chang，. Failure probability of goaf in large-scale based on simulation of FLAC3D[J]. , 2014, 35(10): 3000-3006.

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相关文章 15

[1]	李翻翻, 陈卫忠, 雷江, 于洪丹, 马永尚, . 基于塑性损伤的黏土岩力学特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 132-140.
[2]	夏坤, 董林, 蒲小武, 李璐, . 黄土塬地震动响应特征分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 295-304.
[3]	郭院成, 李明宇, 张艳伟, . 预应力锚杆复合土钉墙支护体系增量解析方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 253-258.
[4]	闫国强, 殷跃平, 黄波林, 张枝华, 代贞伟, . 三峡库区巫山金鸡岭滑坡成因机制与变形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 329-340.
[5]	刘红岩. 宏细观缺陷对岩体力学特性及边坡稳定影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 431-439.
[6]	金爱兵, 刘佳伟, 赵怡晴, 王本鑫, 孙浩, 魏余栋, . 卸荷条件下花岗岩力学特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 459-467.
[7]	韩征, 粟滨, 李艳鸽, 王伟, 王卫东, 黄健陵, 陈光齐, . 基于HBP本构模型的泥石流动力过程SPH数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 477-485.
[8]	吴锦亮, 何吉, . 岩质边坡动态开挖模拟的复合单元模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 535-540.
[9]	吴凤元, 樊赟赟, 陈剑平, 李军, . 基于不同侵蚀模型的高速崩滑碎屑流动力过程模拟分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3236-3246.
[10]	孙峰, 薛世峰, 逄铭玉, 唐梅荣, 张翔, 李川, . 基于连续损伤的水平井射孔-近井筒三维破裂模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3255-3261.
[11]	穆锐, 浦少云, 黄质宏, 李永辉, 郑培鑫, 刘旸, 刘泽, 郑红超, . 土岩组合岩体中抗拔桩极限承载力的确定[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2825-2837.
[12]	金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[13]	姜立春, 罗恩民, 沈彬彬, . 多自由度模型法的立体采空区群爆破动力响应研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2407-2415.
[14]	张聪, 梁经纬, 阳军生, 曹磊, 谢亦朋, 张贵金, . 堤坝脉动注浆浆液扩散机制及应用研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1507-1514.
[15]	严健, 何川, 汪波, 蒙伟, . 高地温对隧道岩爆发生的影响性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1543-1550.

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