[发明专利]基于矿岩破裂的松动体、放出体及崩落矿岩形状的模拟方法

权利要求书

1.一种基于矿岩破裂的松动体、放出体及崩落矿岩形状的模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

根据椭圆及其内接多边形的几何关系，采用椭圆的内接多边形模拟实际不规则矿岩散体，利用颗粒流数值软件构建不规则颗粒模型；

根据已知放矿室内试验中所用散体材料的物理力学性质，确定放矿数值模型及颗粒细观力学参数；

通过改变颗粒间的平行粘结强度，研究松动体和放出体的形态变化规律确定平行粘结强度和矿岩二次破裂的关系；

验证不规则颗粒模型以及放矿数值模型的准确性。

2.根据权利要求1所述的基于矿岩破裂的松动体、放出体及崩落矿岩形状的模拟方法，其特征在于，所述根据椭圆及其内接多边形的几何关系，采用椭圆的内接多边形模拟实际不规则矿岩散体形状，包括：

将不规则颗粒模型实际面积S_clu表示为：

将不规则颗粒模型的等效半径r_clu表示为：

其中，S_p表示内接多边形的面积，ρ为不规则颗粒模型即内接多边形内的空隙率，a和b分别表示椭圆的半长轴和半短轴，θ_k表示多边形的第k个内角，e表示椭圆的离心率，r_cir表示椭圆外接圆的半径。

3.根据权利要求2所述的基于矿岩破裂的松动体、放出体及崩落矿岩形状的模拟方法，其特征在于，所述利用颗粒流数值软件构建不规则颗粒模型，包括：

根据r_cir和r_clu的关系，生成不同半径的圆形颗粒；

根据内接多边形的顶点坐标，编写程序生成表示内接多边形的墙体，并删除圆形颗粒；

根据既定空隙率ρ，在每个内接多边形内生成一定数量的圆形小颗粒并使其相互粘结，将所有墙体删除，圆形小颗粒间采用的粘结模型为平行粘结模型。

4.根据权利要求1所述的基于矿岩破裂的松动体、放出体及崩落矿岩形状的模拟方法，其特征在于，所述根据已知放矿室内试验中所用散体材料的物理力学性质，确定放矿数值模型及颗粒细观力学参数，包括：

利用颗粒流数值软件构建单口放矿模型，根据已知放矿室内试验中所用散体材料的物理力学性质，确定放矿数值模型及颗粒细观力学参数，所述细观力学参数包括密度、摩擦系数、形状、粒径分布、刚度、平行粘结强度。

5.根据权利要求4所述的基于矿岩破裂的松动体、放出体及崩落矿岩形状的模拟方法，其特征在于，所述根据已知放矿室内试验中所用散体材料的物理力学性质，确定放矿数值模型及颗粒细观力学参数，包括：

依据已知放矿室内试验中所用的砾石材料的宏观物理力学性质调试并确定数值模型中散体颗粒的细观力学参数。

6.根据权利要求5所述的基于矿岩破裂的松动体、放出体及崩落矿岩形状的模拟方法，其特征在于，所述依据已知放矿室内试验中所用的砾石材料的宏观物理力学性质调试并确定数值模型中散体颗粒的细观力学参数，包括：

利用下表设置颗粒密度及颗粒摩擦系数：

在不规则颗粒模型将模型中的最小圆形颗粒半径设为60mm，不规则颗粒模型的长宽比范围设为2.0～2.5，设置颗粒粒径分布为(150～1350mm)，相似比为1:1，将颗粒的法向及切向刚度设为1.0e8N/m，通过双轴压缩试验测量颗粒的宏观散体摩擦角，并与实际散体摩擦角对比，从而确定不规则颗粒模型中颗粒间的平行粘结强度。