与充填采矿模拟相关的一些注意事项(Excavation and Backfilling)
1 引言
原始的充填采矿法以及后来变化的充填采矿法，例如消壁充填采矿法【削壁充填采矿法(Narrow Vein Stoping)的发展】,房柱嗣后充填采矿法，浅孔留矿嗣后充填采矿法，分段空场嗣后充填采矿法，两步骤分段空场嗣后充填采矿法以及深孔阶段空场嗣后充填采矿法等，其初衷都是从采场地压管理的角度出发的，尽可能最大程度地取出矿石，包括顶柱，底柱和间柱的矿石，而不是现在建议的一刀切的"废物回填"【新建矿山必须使用充填采矿法(Cut and Fill Mining)---浅孔留矿嗣后充填法】。
为了明白回采和充填过程中围岩及充填体的应力和应变变化，我们需要进行数值模拟。早期(大约30年前)基于有限元的模拟，在开挖之后仅简单地把充填体作为一种低模量的弹塑性材料(Mohr-Coulomb准则)来置换，这种模拟方法最大的缺陷是把充填材料按岩石来对待，没有考虑充填材料的特殊力学行为。随着研究工作的不断深入，现在发展出更先进的充填材料本构模型以及更合理的开挖充填模拟步骤【本构模型(Constitutive Models)选择；FLAC2D---过去，现在和将来】。这个笔记简要讨论了与充填采矿模拟的一些注意事项。
2 双屈服模型
双屈服模型(double-yield model)是Mohr-Coulomb模型的改进，这个模型除了表示剪切屈服之外还可以表示可能存在的明显的不可逆的压实材料，对于这种材料来说，预固结压力很低，因此可用于水力回填或轻度胶结的颗粒材料，模拟采矿充填材料的力学行为。双屈服模型的主要特性如下：
(1) 在弹性加载和卸载期间弹性模量保持不变;
(2) 由于体积屈服，剪切和拉伸破坏与塑性体积变化没有，剪切屈服函数与Mohr-Coulomb准则相对应，而拉伸屈服根据其抗拉强度来评估;
(3) 材料的硬化或软化行为，当发生剪切或拉伸破坏时，摩擦角和内聚力与塑性剪切应变相关，抗拉强度与塑性拉伸应变相关，这种行为用表(table)来定义;
(4) 体积屈服发生时的各向同性应力(帽压cap pressure)不受剪切或拉伸塑性变形量的影响，但它随着体积塑性应变的增加(或硬化)而增加;
(5) 可以定义一个抗拉强度和抗拉软化的极限值。
双屈服模型使用下面的命令：
对于UDEC和3DEC：block zone cmodel assign double-yield
对于FLAC和FLACD：zone cmodel assign double-yield
材料塑性使用下面的命令：
对于UDEC和3DEC：block zone property
对于FLAC和FLAC3D：zone property
双屈服模型的材料属性设置相当复杂，主要的关键字包括:
(1) density
(2) bulk-maximum
(3) shear-maximum
(4) friction
(5) pressure-cap(table-pressure-cap)
(6) multiplier
(7) shear
(8) cohesion
(9) tension
3 开挖和充填模拟
模拟充填体力学行为的通用步骤为: 首先进行开挖计算，然后把充填体设置到开挖区域再进行计算。对于开挖，最常使用的命令是使用null模型：
block zone cmodel assign null
zone cmodel assign null
当使用null模型时，必须注意两点：首先，如果在模拟的任何阶段使用null模型，即使它后来被其它模型取代，所有的应力都会从受影响的单元中被移除；其次，如果null模型被充填模型取代，则充填模型中的应力应该为0, 因此需要使用zone initialize命令将应力重置为0,因为充填材料有它自己的应力状态，这就涉及到下面讨论的问题。关于应力初始化状态的讨论，参看下面的链接：
自重引起的初始应力(zone initialize-stresses)
初始条件(Initial Conditions)中的原岩应力(block zone initialize)
T-Section隧道模型(CylinderTSectionWithWall)---应力松弛法计算
在深部地下开挖的模拟中，由于重力场的影响较小，可以忽略不计，一般我们只在模型中施加原岩应力，但是充填体会受到重力作用的影响。因此当模拟充填体时，必须在空间中至少固定三个网格点，否则整个网格会因重力而产生平移。
下面的讨论仅对3DEC和UDEC而言，FLAC和FLAC3D暂时没有这种功能。null模型本质上不会彻底从模型中删除块体，只是阻止了null模型内块体的力传递到相邻岩块的网格点。因此当进行开挖模拟时，有时开挖因岩石的大变形致使开挖区域产生塌落。为了完全删除块体，可以使用block delete命令, 不过这个命令仅适用于刚性块体。block delete命令只能删除可见的块体，不能被其它材料模型充填。为了模拟充填过程，需要把块体设置为可变形块体，使用block excavate命令进行模拟。开挖区域的材料属性与相邻的非开挖材料属性相同，但开挖的块体不向未开挖的网格传递任何力，仅计算开挖块体的位移，开挖后使用block fill命令进行充填模拟。
长臂开采的充填过程模拟(UDEC)
