Досвід застосування пакету FLAC3D для дослідження стійкості підготовчої виробки

Abstract

Описано досвід використання пакету FLAC3D для геомеханічного моделювання зрушень масиву навколо підготовчої виробки в складних гірничо-геологічних та гірничотехнічних умовах. Пакет враховує початковий стан системи, має великий набір моделей міцності, які можуть застосовуватись для моделювання незворотних зрушень масиву гірських порід навколо підготовчої виробки. Найбільш підходящими є наступні моделі: модель Кулона-Мора, яка репрезентує механізм руйнування гірських порід у вигляді зрізу; модифікована модель Кулона-Мора, яка враховує анізотропну пластичність, обумовлену наявністю площин ослаблення масиву з певною орієнтацію у просторі; модель твердіючих/розміцнюючих порід, яка враховує нелінійне розміцнення порід на основі варіації параметрів моделі Кулона-Мора (зчеплення, кута внутрішнього тертя, кута розпушення та межі міцності на розтягування) як функції девіаторних пластичних деформацій; а також модель Хоєка-Брауна, що інкорпорує правило пластичності, яке варіює в залежності від рівня всебічного стиснення. FLAC3D має вбудовану програмну мову FISH, яка дозволяє користувачам розширювати можливості пакету, створювати власні змінні та нові функції, та практично необмежено добавляти свої вдосконалення.

Описан опыт использования пакета FLAC3D для геомеханического моделирования сдвижений массива вокруг подготовительной выработки в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях. Пакет учитывает начальное состояние системы, имеет большой набор моделей прочности, которые могут применяться для моделирования необратимых сдвигов массива горных пород вокруг подготовительной выработки. Наиболее подходящими являются следующие модели: модель Кулона-Мора, которая представляет механизм разрушения горных пород в виде среза; модифицированная модель Кулона-Мора, которая учитывает анизотропную пластичность, обусловленную наличием плоскостей ослабления массива с определенной ориентацию в пространстве; модель отвердевающих/разупрочняющихся пород, которая учитывает нелинейное разупрочнение пород на основе вариации параметров модели Кулона-Мора (сцепления, угла внутреннего трения, угла дилатансии и предела прочности на растягивание) как функции девиаторных пластических деформаций; а также модель Хоека-Брауна, которая инкорпорирует правило пластичности, варьирующее в зависимости от уровня всестороннего сжатия. FLAC3D имеет встроенный программный язык FISH, который позволяет пользователям расширять возможности пакета, создавать собственные переменные и новые функции, и практически неограниченно добавлять свои совершенствования.

FLAC3D model has been described as a tool for geomechanic modeling. This model provides comfortable simulation of underground roadway behavior under tough condition. The model accounts initial state, a set of constitutive models and irreversible behavior of the surrounding rocks. The most relevant constitutive models that may be used to simulate irreversible behavior of ground and roadway support are: Mohr-Coulomb model that represents shear failure in rocks; ubiquitous-joint model that accounts an anisotropic plasticity that includes weak planes of specific orientation embedded in a Mohr-Coulomb solid; strain-hardening/softening model that allows representation of nonlinear material softening and hardening behavior based on prescribed variations of the Mohr-Coulomb model properties (cohesion, friction, dilation, tensile strength) as functions of the deviatoric plastic strain; and Hoek-Brown model failure criterion that incorporates a plasticity flow rule that varies as a function of the confining stress level. FLAC3D has embedded FISH programming language that enables the user to define new variables and functions. These functions may be used to extend FLAC3D’s usefulness or add userdefined features.