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关闭的岩盐矿发生巨大地表沉陷 (Itasca蠕变模型)

10月前浏览4132

1. 引言

2023年12月10日,在巴西东北部沿海城市马塞约(Maceio),石化巨头Braskem的一个封闭的岩盐(rock salt)矿发生部分坍塌,导致该市Mundau湖中的水突然变得浑浊。该地区此前已被疏散,对任何人没有风险,预计该矿将在部分坍塌后稳定下来。

2. 事故背景

Braskem公司是南美洲最大的石化公司之一,主要由巴西国有石油公司和建筑巨头Novonor拥有。Braskem公司于2023年11月28日发出提醒,该矿可能面临坍塌的风险。自此以后,矿山周围的地层一直在稳步下沉,截至12月10日早上,总共下沉了2.35米。11月30日发出警告说,矿山坍塌后可能会形成大型的沉陷坑。在发出警告后的几天内,Braskem公司定期发送最新消息,包括矿山可能坍塌的预测时间。


2019年,Braskem公司宣布关闭其在马塞约的岩盐业务,就此关闭了这个矿山。麻烦始于一年前,当时地表首次出现了大裂缝,有些延伸了几百米对于马塞约的居民来说,这一发展并不令人惊讶,Braskem公司40年的岩盐开采导致该地区数万人流离失所,使得社区空心化。


事实上,矿山的关闭与地面下沉息息相关。2019 年开始部分地区开始撤离。从那时起,五个社区变成了鬼城,约有20万人受到该公司采矿活动的影响。居民接受了Braskem公司的搬迁费用,今年7月,该公司与马塞约市达成了3.56亿美元的和解协议。


10日部分坍塌是18号矿井,Braskem公司表示,他们正在用砂充填其他8个空场。


3. 岩盐开采

岩盐开采是从地下深处矿床中提取天然盐的过程,主要的开采方法是房柱法岩盐最大的岩石力学特性是蠕变行为(creep)。蠕变是在应力保持不变的情况下岩石随时间变化而产生的变形,在低应力水平下,岩盐的初始蠕变阶段可持续 4至8个月。


在美国,主要的岩盐矿位于堪萨斯州、路易斯安那州、密歇根州、纽约州、俄亥俄州和德克萨斯州,此外,蠕变行为对于地下核废物库结构的设计和运行至关重要,这两个因素导致1970~1980年代对蠕变进行了广泛而深入的研究,FLAC和UDEC的蠕变模块最初就是基于这个背景开始研发的。


4. Itasca蠕变模型

蠕变模型(Creep Model)是Itasca软件的一个附加模块,蠕变模型用于处理具有蠕变性质的材料,这个模块包括在FLAC2D/FLAC3D和UDEC/3DEC中。蠕变模型共有10个:

(1) Burgers

(2) Burgers-Mohr

(3) Maxwell

(4) Power 

(5) Power-Mohr

(6) Power-Ubiquitous

(7) Soft-Soil-Creep

(8) WIPP

(9) WIPP-Drucker

(10) WIPP-Salt


4.1 FISH函数
creep.active
creep.cycle
creep.safety.factor
creep.solve(STR)
creep.step
creep.time.total
creep.timestep
creep.timestep.given
creep.timestep.max

4.2 Python函数
itasca.zone.creep_time_total
itasca.zone.creep_timestep
itasca.zone.set_creep_time_total
itasca.zone.set_creep_timestep

4.3 UDEC中的FISH
block.config.creep [旧的格式cf_creep] [UDEC]

block.creep.time.total [旧的格式crtime][UDEC]

block.creep.timestep [旧的格式crtdel] [UDEC]

zone.creep.time.total [旧的格式crdt, crtime] [UDEC]

zone.creep.timestep 


4.4 参考文档
Maxwell/Burgers Model: Parallel-Plate Viscometer
WIPP-Type Models: Parallel-Plate Viscometer
Power Model: Cylindrical Cavity
Power-Mohr Model: Cylindrical Cavity
WIPP Model: Cylindrical Cavity
Power Model: Spherical Cavity
Maxwell Model: Oedometer Test
Kelvin Model: Oedometer Test
Maxwell/Kelvin/Burgers Model: Compression Test
Burgers-Mohr/Power-Mohr Model: Loading/Unloading Compression Test
WIPP-Drucker Model: Comparison with Drucker-Prager Model
WIPP-Drucker Model: Compression Test Showing Localization
WIPP-Salt Model: Hydrostatic Compression Test
WIPP-Salt Model: Shear Compression Test
Soft-Soil-Creep Model: Triaxial Consolidated Undrained Loading


来源:计算岩土力学
ACTMaxwell建筑pythonFLAC3D3DEC材料
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首次发布时间:2023-12-18
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