[發明專利]一種尾礦壩初期壩裂縫發生與擴展的數據仿真方法

有效

• 申請號: 202110068826.1
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112668229B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 張紅;李全明;李振濤;付士根;陳友良;劉巖
• 申請（專利權）人: 中國安全生產科學研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 吳金水

1.一種尾礦壩初期壩裂縫發生與擴展的數據仿真方法，其特征在于，水力劈裂發生與擴展的數值仿真方法包括如下步驟：

步驟S1，構建關于尾礦壩的有限元方程，以此計算得到關于所述尾礦壩對應水力劈裂的位移、應力和孔壓場；

步驟S2，根據所述水力劈裂的位移、應力和孔壓場，計算得到關于所述水力劈裂的主應力參數；

步驟S3，根據所述水力劈裂的主應力參數，對所述尾礦壩進行抗拉伸強度判斷處理；

步驟S4，根據拉繩強度判斷處理的結果，進行針對尾礦壩處于開裂狀態或者處于未開裂狀態的不同模式處理；

在所述步驟S2中，根據所述水力劈裂的位移、應力和孔壓場，計算得到關于所述水力劈裂的主應力參數具體包括，

步驟S201，根據所述水力劈裂的位移、應力和孔壓場，構建關于所述尾礦壩中壓實粘土拉伸狀態下的應力應變關系；

步驟S202，根據所述壓實粘土拉伸狀態下的應力應變關系，確定壓實粘土在拉伸狀態下應力與應變之間的關系方程；

步驟S203，對所述壓實粘土在拉伸狀態下應力與應變之間的關系方程進行解算處理，以計算得到關于所述壓實粘土的最小有效主應力，以作為所述主應力參數；

在所述步驟S3中，根據所述水力劈裂的主應力參數，對所述尾礦壩進行抗拉伸強度判斷處理具體包括，

步驟S301B，根據所述水力劈裂的主應力參數獲得所述水力劈裂的最大主應力和最小主應力；

步驟S302B，根據下面公式（12）計算得到水力劈裂壓力u

（12）

在上述公式（12）中，為水力劈裂壓力，為尾礦壩擊實干密度，為土料的抗拉強度，為所述水力劈裂的最大主應力，為所述水力劈裂的最小主應力；

步驟S303B，根據下面公式（13）計算得到尾礦壩抗拉伸強度k

（13）

在上述公式（13）中，為尾礦壩抗拉伸強度，為水力劈裂壓力，為凝聚力，為內摩擦角，為尾礦壩與水的接觸面積，為尾礦壩的橫截面積。

2.如權利要求1所述的尾礦壩初期壩裂縫發生與擴展的數據仿真方法，其特征在于：

在所述步驟S1中，構建關于尾礦壩的有限元方程，以此計算得到關于所述尾礦壩對應水力劈裂的位移、應力和孔壓場具體包括，

步驟S101，根據關于流固耦合有效應力的計算模型，確定關于所述尾礦壩的比奧固結理論控制方程組；

步驟S102，對所述比奧固結理論控制方程組進行變換處理，以獲得二維比奧固結理論的有限元格式方程組；

步驟S103，對所述二維比奧固結理論的有限元格式方程組進行求解，以計算得到所述水力劈裂的位移、應力和孔壓場。

3.如權利要求1所述的尾礦壩初期壩裂縫發生與擴展的數據仿真方法，其特征在于：

在所述步驟S202中，根據所述壓實粘土拉伸狀態下的應力應變關系，確定壓實粘土在拉伸狀態下應力與應變之間的關系方程具體包括，

根據所述壓實粘土拉伸狀態下的應力應變關系，確定如下面式（11）的壓實粘土在拉伸狀態下應力與應變之間的關系方程

（11）

在上述式（11）中，代表應力；σ代表應變；代表拉伸段初始彈性模量；為初始切線彈性模量折減系數，用于描述土體承受拉應力之前的初始損傷程度；為峰值應變；和為材料常數，且與。

4.如權利要求1所述的尾礦壩初期壩裂縫發生與擴展的數據仿真方法，其特征在于：

在所述步驟S4中，根據所述拉繩強度判斷處理的結果，進行針對尾礦壩處于開裂狀態或者處于未開裂狀態的不同模式處理具體包括，

步驟S401，若所述拉繩強度判斷處理的結果指示所述最小有效主應力小于所述壓實粘土的抗拉強度，則針對尾礦壩處于未開裂狀態進行相應模式處理；

步驟S402，若所述拉繩強度判斷處理的結果指示所述最小有效主應力大于或者等于所述壓實粘土的抗拉強度，則針對尾礦壩處于開裂狀態進行相應模式處理。