基于数值模拟的采空区注浆动态全过程仿真方法技术

本发明专利技术属于采空区注浆可视化仿真领域。基于三维几何地质信息模型，建立三维宾汉姆流体数学模型，根据注浆数值模拟结果实现风暴潮洪水演进三维动态全过程仿真。为达到上述目的，本发明专利技术采取的技术方案是，基于数值模拟的采空区注浆动态全过程仿真方法，包括如下步骤：(1)建立耦合采空区复杂地层信息的灌浆三维网格模型；(2)建立采空区注浆三维数学模型；(3)进行采空区浆液流动的动态模拟；(4)进行采空区注浆动力学解算；(5)三维动态全过程仿真后期处理与可视化输出。本发明专利技术主要应用于工程技术中的采空区注浆领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于采空区注浆可视化仿真领域，涉及采空区注浆的三维数值模拟及基于数值模拟的采空区注浆三维动态全过程仿真方法。具体讲，涉及。
技术介绍
采空区，是指地下固体矿床开采后的空洞区及其围岩因失稳而产生位移、开裂、破碎垮落，直到上覆岩层整体下沉、弯曲所引起的地表变形和破坏的地区或范围。由于采空区的存在，地表的移动和沉陷，伴随着产生了连续或非连续的变形。煤炭开采沉陷对环境的破坏是十分严重的，由于地表大范围的大幅度下沉，地表建筑设施会受到损害，同时，人们的生活、生产安全受到威胁和财产损失。目前，治理采空区最常用的技术手段为注浆工艺。注浆技术是使浆液结石体及采空区上部岩土层注浆后成为强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体，从而达到改善采空区所在区域地层的物理力学性质的目的，以满足各类土木建筑、岩土地基等的工程施工技术。注浆全过程仿真作为浆液流动动态全过程仿真一种表现形式。目前对基于数值模拟的注浆动态全过程仿真未见报道，由于浆液和水流均属于流体类，浆液流动的模拟仿真可类比水流方面的研究。在水流动态全过程仿真方面，国内外研究学者进行了一些研究。国外从1986年开始水流模拟研究，Fournier本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数值模拟的采空区注浆动态全过程仿真方法，其特征是，包括如下步骤：（1）建立耦合采空区复杂地层信息的灌浆三维网格模型；（2）建立采空区注浆三维数学模型；（3）进行采空区浆液流动的动态模拟；（4）进行采空区注浆动力学解算；（5）三维动态全过程仿真后期处理与可视化输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于数值模拟的采空区注浆动态全过程仿真方法，其特征是，包括如下步骤 (1)建立耦合采空区复杂地层信息的灌浆三维网格模型； (2)建立采空区注浆三维数学模型； (3)进行采空区浆液流动的动态模拟； (4)进行采空区注浆动力学解算； (5)三维动态全过程仿真后期处理与可视化输出。2.如权利要求1所述的基于数值模拟的采空区注浆动态全过程仿真方法，其特征是，耦合采空区复杂地层信息的灌浆三维网格模型具体包括如下步骤 (1)根据真实的CAD地形地质资料和工程基础数据资料，在犀牛软件中建立真实地质模型； (2)将地质模型转化成.1gs格式，通过CFD软件(计算流体力学软件)的数据接口，将包含真实地质地形数据的.1gs格式文件导入到CFD软件中； (3)基于三维地质模型，采用贴体网格和局部加密网格划分技术建立模型在全局选用较大的长度，生成与计算区域边界重合的、疏密程度不均匀的曲线网格，使得网格的边界与计算区域边界--对应； (4)针对计算区域内的不同部位的不同情况，采用加密或放宽网格的办法，在不同区域建立不同疏密度的网格，注浆孔周围网格局部加密。3.如权利要求1所述的基于数值模拟的采空区注浆动态全过程仿真方法，其特征是，基于采空区注浆三维网格模型构建宾汉姆流体三维k_ e紊流数学模型，宾汉姆流体三维k-e紊流数学模型的基本方程包括宾汉姆流体k-e紊流控制方程、宾汉姆流体的本构方程、混合速度方程和混合密度方程，其中k_ e紊流控制方程为数值模拟的主要流体流动控制模拟方程，本构方程主要体现宾汉姆流体的特性，混合速度和密度方程体现注浆液中混凝土颗粒和水的混合速度和密度，宾汉姆流体本构方程、混合速度和混合密度方程均通过源项耦合于k-e紊流控制方程。4.如权利要求3所述的基于数值模拟的采空区注浆动态全过程仿真方法，其特征是，宾汉姆流体三维k-e紊流数学模型的边界条件包括 (1)进口边界条件宾汉流体相和颗粒相的进口速度分布，压力分布以及相应的体积浓度分布，各变量取均匀分布；根据工程设计的1、II序孔，定义两类参数相同的进口条...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓玲，任丙煜，佟大威，王乾伟，周正印，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：