一种尾矿坝初期坝裂缝发生与扩展的数据仿真方法技术

本发明专利技术提供了一种尾矿坝初期坝裂缝发生与扩展的数据仿真方法，该水力劈裂发生与扩展的数值仿真方法通过结合比奥固结理论，来推到和建立用于描述水力劈裂发生和扩展过程的有限元数值仿真模型，以此对水力劈裂发生和扩展过程进行全面的和高效的预测判断，从而保证尾矿坝的运行安全性。矿坝的运行安全性。矿坝的运行安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种尾矿坝初期坝裂缝发生与扩展的数据仿真方法


[0001]本专利技术涉及尾矿坝水力工程的
，特别涉及一种尾矿坝初期坝裂缝发生与扩展的数据仿真方法。

技术介绍

[0002]水力劈裂是尾矿坝工程中人们最为关注，同时也是最有争议的问题之一。水力劈裂会导致大坝防渗体的破坏从而造成灾难性的后果。水库的蓄水压力能否在心墙的上游表面造成裂缝，进而形成集中渗水的通道并导致大坝的破坏，时至今日在工程和学术界仍有疑问和争论。为了准确地确定水力尾矿坝中水力劈裂的发生状态，需要对水力劈裂的发生状态和演变状态进行有效的和准确的预测判断，但是目前针对水力劈裂的发生状态和演变状态进行有效的和准确的预测判断通常是基于弥散裂缝理论而建立的，这种方式并不能全面地和高效地进行相应的预测判断。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种尾矿坝初期坝裂缝发生与扩展的数据仿真方法，该水力劈裂发生与扩展的数值仿真方法包括如下步骤：步骤S1，构建关于尾矿坝的有限元方程，以此计算得到关于该尾矿坝对应水力劈裂的位移、应力和孔压场；步骤S2，根据该水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尾矿坝初期坝裂缝发生与扩展的数据仿真方法，其特征在于，所述水力劈裂发生与扩展的数值仿真方法包括如下步骤：步骤S1，构建关于尾矿坝的有限元方程，以此计算得到关于所述尾矿坝对应水力劈裂的位移、应力和孔压场；步骤S2，根据所述水力劈裂的位移、应力和孔压场，计算得到关于所述水力劈裂的主应力参数；步骤S3，根据所述水力劈裂的主应力参数，对所述尾矿坝进行抗拉伸强度判断处理；步骤S4，根据所述拉绳强度判断处理的结果，进行针对尾矿坝处于开裂状态或者处于未开裂状态的不同模式处理。2.如权利要求1所述的尾矿坝初期坝裂缝发生与扩展的数据仿真方法，其特征在于：在所述步骤S1中，构建关于尾矿坝的有限元方程，以此计算得到关于所述尾矿坝对应水力劈裂的位移、应力和孔压场具体包括，步骤S101，根据关于流固耦合有效应力的计算模型，确定关于所述尾矿坝的比奥固结理论控制方程组；步骤S102，对所述比奥固结理论控制方程组进行变换处理，以获得二维比奥固结理论的有限元格式方程组；步骤S103，对所述二维比奥固结理论的有限元格式方程组进行求解，以计算得到所述水力劈裂的位移、应力和孔压场。3.如权利要求2所述的尾矿坝初期坝裂缝发生与扩展的数据仿真方法，其特征在于：在所述步骤S101中，根据关于流固耦合有效应力的计算模型，确定关于所述尾矿坝的比奥固结理论控制方程组具体包括，根据关于流固耦合有效应力的计算模型，确定如下面式(1)
‑
(5)共同组成的所述比奥固结理论控制方程组σ
ij
'＝σ
ij
‑
qδ
ij
＝H
ijkl
ε
kl
ꢀꢀꢀ
(2)ε
kl
＝1/2(u
k,l
+u
l,k
)
ꢀꢀꢀ
(3)(3)在上述式(1)
‑
(5)中，i,j为柯西坐标系的方向；σ
ij
,σ
ij
'分别为总应力和有效应力；F
i
为i方向的体积力分量；q为孔隙水压力；δ
ij
称为克罗内克尔(Kronecker)符号；H
ijkl
为土的本构关系张量；ε
ij
为应变张量；u
ij
为位移分量；v
i
为孔隙水流速分量；θ为土的体积应变；t为时间；k
ij
为渗透系数；γ
w
为水的容重；或者，在所述步骤S102中，对所述比奥固结理论控制方程组进行变换处理，以获得二维比奥固结理论的有限元格式方程具体包括，
对所述比奥固结理论控制方程组进行变换处理，获得如下面式(6)
‑
(10)共同组成的二维比奥固结理论的有限元格式方程组维比奥固结理论的有限元格式方程组维比奥固结理论的有限元格式方程组维比奥固结理论的有限元格式方程组维比奥固结理论的有限元格式方程组在上述式(6)
‑
(10)中，{δ}
e
表示单元结点位移；{p}
e
表示单元结点孔隙水压力；表示单元边界面力；{F}表示单元体积力；ν
n
表示单元边界流速；[K]表示渗透系数矩阵；{K}
e
为单元刚度矩阵；[K
c
]
e
为单元耦合矩阵；[K
s
]
e
为单元渗流矩阵；N1...N4为单元形函数。4.如权利要求1所述的尾矿坝初期坝裂缝发生与扩展的数据仿真方法，其特征在于：在所述步骤S2中，根据所述水力劈裂的位移、应力和孔压场，计算得到关于所述水力劈裂的主应力参数具体包括，步骤S201，根据所述水力劈裂的位移、应力和孔压场，构建关于所述尾矿坝中压实粘土拉伸状态下的应力应变关系；步骤S202，根据所述压实粘土拉伸状态下的应力应变关系，确定压实粘土在拉伸状态下应力与应...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红，李全明，李振涛，付士根，陈友良，刘岩，
申请(专利权)人：中国安全生产科学研究院，
类型：发明
国别省市：