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复杂地下岩体应力分析三维建模技术及工程应用

梅婷婷  
【摘要】:由于人类的活动空间逐渐转移到地下,随之产生的岩体稳定性问题也越来越突出。传统的工程地质资料的分析和解释一般局限于二维、静态的表达方式,已难以满足人们空间分析的需求。在岩土工程、采矿工程等领域,数值模拟计算技术得到了极其广泛的应用,成为人类研究和解决岩体工程稳定性问题的关键技术手段。模型的建立是计算中最为困难的一步,最终将直接影响到计算分析结果的真实性和可靠性。 鉴于上述原因,本论文以新疆阿希金矿为应用实例,利用ANSYS软件对复杂工程地质体建立相应的数值模型,旨在通过接口程序将数值模型导入FLAC~3D实现围岩稳定性分析评价,进行诸如地下应力场、位移、变形等的分析计算。文中主要探讨了基于ANSYS的复杂地下岩体应力分析三维建模技术,主要内容包括以下几方面: 1、基于体模型中的结构实体几何法(CSG),在ANSYS中采用“点→线→面→体”自外而内、自底向上的实体建模方法,依次建立地表、断裂构造、矿体、塌落体、上覆岩梁(隔离层)、矿房和矿柱等三维地质体模型。 2、借鉴基于面模型的建模方法中的Grid的思路,通过DIMINE数字化矿山软件实现DTM插值网格化,获取插值点三维坐标,在ANSYS软件中实现地表的蒙皮曲面。 3、针对几何形状规则的地质体(诸如矿体、塌落散体等)模型,以基于面模型的建模方法中Wire Frame为指导思想,提出通过地质剖面图获取地质实体外轮廓线,在ANSYS中建立几何模型的方法。 4、对于建模过程中所遇到的问题提出了具体的解决方法,包括数据获取、模型简化,通过计算结果对模型进行验证。 本文研究成果目前已成功应用于新疆阿希金矿的实际生产中,实践证明其对矿山企业的安全生产及采矿方法的优化具有指导意义。因此,本文的研究具有理论意义和潜在的应用价值。


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