《采礦數(shù)值分析方法及應(yīng)用》課程實驗指導(dǎo)書

《采礦數(shù)值分析方法及應(yīng)用》課堂實驗/實踐指導(dǎo)書課程中文名稱：采礦數(shù)值分析方法及應(yīng)用課程英文名稱：MiningNumericalAnalysisMethodanditsApplication課程編號：021040140適用專業(yè)：智能采礦工程專業(yè)學(xué)時數(shù)：24學(xué)時（理論16學(xué)時，實驗8學(xué)時）學(xué)分?jǐn)?shù)：1.5學(xué)分課程類別：專業(yè)課程應(yīng)開課學(xué)期：第六學(xué)期實驗/實踐一：網(wǎng)格建模實驗/實踐類型：綜合型實驗/實踐學(xué)時：4實驗/實踐要求：上機(jī)一、實驗/實踐目的1．熟練掌握FLAC3D軟件常用的內(nèi)置關(guān)鍵命令流；2．熟練掌握應(yīng)用內(nèi)置命令流建立各種復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格模型的方法；3．掌握應(yīng)用FLAC3D軟件內(nèi)置拉伸工具建模的方法。二、實驗/實踐內(nèi)容1．內(nèi)置命令流網(wǎng)格建模1.1矩形巷道建模1.2梯形巷道建模1.3拱形巷道建模1.4四邊形巷道1建模1.5四邊形巷道2建模1.6矩形巷道噴漿建模1.7拱形巷道噴漿建模1.8矩形雙巷建模1.9拱形雙巷建模2．內(nèi)置拉伸工具建模2.1矩形巷道建模2.2梯形巷道建模2.3拱形巷道建模2.4圓形巷道建模三、儀器設(shè)備計算機(jī)四、實驗/實踐原理、方法、手段和步驟1．內(nèi)置命令流網(wǎng)格建模步驟1.1矩形巷道建模矩形巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：40m*40m*10m，Y向長度為10m。O點為模型中心位置點。（1）網(wǎng)格建模命令流以1-1.txt文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入1-1.txt文件，運行后，顯示網(wǎng)格模型，并保存1-1.f3prj和1-1.f3sav文件。1.2梯形巷道建模*梯形巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：40m*40m*10m，Y向長度為10m。O點為模型中心位置點。（1）網(wǎng)格建模命令流以1-2.txt文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入1-2.txt文件，運行后，顯示網(wǎng)格模型，并保存1-2.f3prj和1-2.f3sav文件。1.3拱形巷道建模拱形巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：50m*50m*10m，Y向長度為10m。O點為模型中心位置點。（1）網(wǎng)格建模命令流以1-3.txt文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入1-3.txt文件，運行后，顯示網(wǎng)格模型，并保存1-3.f3prj和1-3.f3sav文件。1.4四邊形巷道1建模*四邊形巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：40m*40m*5m，Y向長度為5m。O點為模型中心位置點。（1）網(wǎng)格建模命令流以1-4.txt文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入1-4.txt文件，運行后，顯示網(wǎng)格模型，并保存1-4.f3prj和1-4.f3sav文件。1.5四邊形巷道2建模四邊形巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：40m*40m*5m，Y向長度為5m。O點為模型中心位置點。（1）網(wǎng)格建模命令流以1-5.txt文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入1-5.txt文件，運行后，顯示網(wǎng)格模型，并保存1-5.f3prj和1-5.f3sav文件。1.6矩形巷道噴漿建模矩形巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：40m*40m*10m，Y向長度為10m。巷道表面噴漿厚度為20mm。O點為模型中心位置點。（1）網(wǎng)格建模命令流以1-6.txt文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入1-6.txt文件，運行后，顯示網(wǎng)格模型，并保存1-6.f3prj和1-6.f3sav文件。1.7拱形巷道噴漿建模拱形巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：40m*40m*10m，Y向長度為10m。巷道表面噴漿厚度為20mm。O點為模型中心位置點。（1）網(wǎng)格建模命令流以1-7.txt文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入1-7.txt文件，運行后，顯示網(wǎng)格模型，并保存1-7.f3prj和1-7.f3sav文件。2．內(nèi)置拉伸工具建模步驟2.1矩形巷道建模矩形巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：40m*40m*10m，Y向長度為10m。O點為模型中心位置點。（1）應(yīng)用拉伸工具網(wǎng)格建模（Panes→Extrusion），打開“Panes→StateRecord”選項卡，命令流以2-1.f3dat文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入2-1.f3dat文件，顯示網(wǎng)格，并保存2-1.f3prj和2-1.f3sav文件。2.2梯形巷道建模梯形巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：40m*40m*10m，Y向長度為10m。O點為模型中心位置點。（1）應(yīng)用拉伸工具網(wǎng)格建模（Panes→Extrusion），打開“Panes→StateRecord”選項卡，命令流以2-2.f3dat文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入2-2.f3dat文件，顯示網(wǎng)格，并保存2-2.f3prj和2-2.f3sav文件。2.3拱形巷道建模拱形巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：50m*50m*10m，Y向長度為10m。O點為模型中心位置點。（1）應(yīng)用拉伸工具網(wǎng)格建模（Panes→Extrusion），打開“Panes→StateRecord”選項卡，命令流以2-3.f3dat文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入2-3.f3dat文件，顯示網(wǎng)格，并保存2-3.f3prj和2-3.f3sav文件。2.4圓形巷道建模圓形巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：30m*30m*10m，Y向長度為10m。O點為模型中心位置點。（1）應(yīng)用拉伸工具網(wǎng)格建模（Panes→Extrusion），打開“Panes→StateRecord”選項卡，命令流以2-4.f3dat文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入2-4.f3dat文件，顯示網(wǎng)格，并保存2-4.f3prj和2-4.f3sav文件。五、實驗/實踐結(jié)果處理按建模步驟完成上述網(wǎng)格建模，并保存網(wǎng)格建模結(jié)果提交給任課教師存檔。六、實驗/實踐注意事項1．打開軟件進(jìn)行操作前，須首先設(shè)置工作目錄，相關(guān)的資料和文檔放置于工作目錄中，保存的文件名稱按要求設(shè)置；2．命令流必須在.txt文件中建立；3．命令流的編輯，輸入法必須選擇英文半角模式。七、預(yù)習(xí)與思考題1矩形雙巷建模矩形雙巷斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸自定，Y向長度為10m。O點為模型中心位置點。（1）網(wǎng)格建模命令流以1-8.txt文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入1-8.txt文件，運行后，顯示網(wǎng)格模型，并保存1-8.f3prj和1-8.f3sav文件。2拱形雙巷建模兩條平行巷道間距15m，巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸自定，Y向長度為10m。O點為模型中心位置點。（1）網(wǎng)格建模命令流以1-9.txt文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入1-9.txt文件，運行后，顯示網(wǎng)格模型，并保存1-9.f3prj和1-9.f3sav文件。實驗/實踐二：深井巷道圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬實驗/實踐類型：綜合型實驗/實踐學(xué)時：4實驗/實踐要求：上機(jī)一、實驗/實踐目的掌握應(yīng)用數(shù)值分析方法模擬及優(yōu)化復(fù)雜采礦工程問題的思路及科學(xué)方法。二、實驗/實踐內(nèi)容建立不同應(yīng)力狀態(tài)下巷道模型，并對其破壞特征進(jìn)行分析。三、儀器設(shè)備計算機(jī)四、實驗/實踐原理、方法、手段和步驟工程背景和分析內(nèi)容：巷道斷面尺寸如圖所示，尺寸單位：m。圍巖邊界尺寸：50m*50m*5m。巷道開挖部分分為5組，每組開挖1m。O點為模型中心位置點。本構(gòu)模型采用摩爾-庫侖塑性模型。圍巖力學(xué)參數(shù)：體積模量，2e9Pa；剪切模量，8.5e8Pa；內(nèi)聚力，3e6Pa；內(nèi)摩擦角，25o；抗拉強(qiáng)度，1e6Pa。垂直應(yīng)力szz=-2e6Pa，水平應(yīng)力sxx=syy=-3e6Pa。分析巷道開挖深度為1m。觀測A（0，0.5，2）、B（0，1，2）點zdisp。（1）基于上述工程背景，應(yīng)用FLAC3D內(nèi)置網(wǎng)格建模方法，編制數(shù)值分析命令流以3-1.txt格式文件保存。（2）應(yīng)用FLAC3D軟件導(dǎo)入3-1.txt文件，運行后，顯示網(wǎng)格模型，并保存3.f3prj和3.f3sav文件。（3）X向應(yīng)力截圖并保存為XX-S.jpg，Y向應(yīng)力截圖并保存為YY-S.jpg，Z向應(yīng)力截圖并保存為ZZ-S.jpg，X向位移截圖并保存為X-D.jpg，Y向位移截圖并保存為Y-D.jpg，Z向位移截圖并保存為Z-D.jpg，觀測點曲線截圖并保存zdisp.jpg。五、實驗/實踐結(jié)果處理按建模步驟完成上述網(wǎng)格建模，并保存網(wǎng)格建模結(jié)果提交給任課教師存檔。六、