[发明专利]采动覆岩离层注浆条件下地表沉陷模拟方法及装置

权利要求书

1.一种采动覆岩离层注浆条件下地表沉陷模拟方法，其特征在于，包括：

S100，收集研究区域的钻孔资料，根据收集到的钻孔资料对研究区地层进行概化；

S200，构建研究区域的三维工程地质模型，所述三维工程地质模型被划分为多个网格组；

S300，确定所述三维工程地质模型的本构模型、屈服准则、边界条件及计算参数；

S400，在所述三维工程地质模型中将上层的第一网格组与相邻下层的第二网格组之间设置为双节点状态，使得所述第一网格组与第二网格组之间能够产生不连续变形；

S500，进行分步开采，目标层位离层开始发育，向离层空间中充填网格以模拟注浆；

S600，注浆浆液转变为注浆结石体，将注浆网格参数增强为结石体参数，同时撤销注浆压力；循环进行S500、S600，直至工作面开采完成。

2.根据权利要求1所述的模拟方法，S200中，所述构建研究区的三维工程地质模型包括：

确定开采工作面；

以所述工作面为中心，将所述三维工程地质模型向四周扩展；

在所述工作面范围外进行第一尺寸网格划分，并且在所述工作面范围内进行第二尺寸网格划分，其中所述第二尺寸小于所述第一尺寸。

3.根据权利要求1所述的模拟方法，S300中，所述确定本构模型、屈服准则、边界条件及计算参数包括：

选用理想弹塑性模型作为本构模型，以Mohr-Coulomb准则作为屈服准则；

计算边界为位移约束边界条件，X轴和Y轴方向为法向位移约束，Z轴方向底部为全约束；

模型边界条件设定如下：

①模型前后和左右边界均设置单因素水平约束边界；

②模型底部边界与垂直方向设定为全约束底部与垂直边界，且初始加速度均设为零；

③模型顶部设定为自由，不限制约束条件；

物理力学参数的选取依据所搜集到的研究区域钻孔岩芯实验室测试结果以及数值模拟经验。

4.根据权利要求1所述的模拟方法，S400中，所述将上层的第一网格组与相邻下层的第二网格组之间设置为双节点状态包括：

确定彼此相邻的第一网格组和第二网格组，其中所述第一网格组对应于上层岩，所述第二网格组对应于下层岩，将所述第一网格组和第二网格组相关联并且共用一个或多个节点；

将所述第一网格组的弹性模量设置为大于所述第二网格组的弹性模量；在所述第一网格组和所述第二网格组之间充填界面单元。

5.根据权利要求1所述的模拟方法，S500中，所述向离层空间中充填网格包括：

进行分步开采的同时持续监测双节点之间的间距；

判断双节点之间间距是否超过预设值，当双节点之间间距超过预设值时向离层空间中充填网格。

6.根据权利要求1所述的模拟方法，S500中，所述向离层空间中充填网格包括：

将充填网格设置为双层网格；

假设充填网格为流体，设置为各项同性的弹性屈服准则；

对上层网格参数设置较强，下层网格参数设置较弱。

7.根据权利要求1所述的模拟方法，S500中，所述向离层空间中充填网格还包括：

当注浆网格生成时，对注浆网格设置与工程实际相同的注浆压力。

8.根据权利要求7所述的模拟方法，S500中，所述向离层空间中充填网格以模拟注浆还包括：

继续开采，离层继续发育，将网格拉长以模拟持续注浆。

9.根据权利要求7所述的模拟方法，所述对注浆网格设置与工程实际相同的注浆压力包括：

注浆压力由两部分组成，一部分为注浆泵的泵压，一部分为浆液从地表到注浆位置的水头差；

设置两部分注浆压力的总和与工程实际相同的注浆压力。

10.一种采动覆岩离层注浆条件下地表沉陷模拟装置，包括：

一个或多个处理器；以及

存储装置，用于存储计算机程序，当所述计算机程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现根据权利要求1至9中任一项所述的模拟方法。