矿山塌陷模拟：FEM-SPH法的应用与分析

"基于FEM-SPH法的矿山塌陷模拟" 这篇论文详细探讨了使用FEM-SPH（有限元方法与光滑粒子流体动力学）法进行矿山塌陷模拟的技术及其应用。FEM-SPH方法是结合了有限元方法（Finite Element Method, FEM）和光滑粒子流体动力学（Smooth Particle Hydrodynamics, SPH）的一种数值模拟技术，特别适合处理复杂的大型变形问题，因其计算格式简洁且无需网格。 在矿山开采过程中，采空区的塌陷是一个严重的工程问题，可能导致地表沉降、环境破坏以及安全隐患。传统的有限元方法虽然在结构工程中广泛应用，但在处理大变形和非线性问题时可能会遇到挑战。SPH作为一种无网格方法，能够灵活处理自由表面和大变形问题，而无需像有限元那样预先定义网格，这使得它在模拟如矿山塌陷这类动态过程时具有优势。 论文中，作者孙传石、赵慧明等人通过联合FEM和SPH，建立了矿山采空区塌陷的计算模型。他们首先介绍了SPH的基本原理，然后详细阐述了如何将这种方法应用于矿山塌陷问题的模拟。通过对计算结果的深入分析，他们比较了SPH方法与传统有限元方法在模拟顶板冒落、矿山沉陷量以及与其他实测数据的对比等方面的表现。 研究发现，SPH方法在模拟塌陷过程中的动态行为和变形特征上表现出较高的精度和适应性。通过对比实测数据，SPH方法能够更准确地捕捉到矿山塌陷的复杂动态，尤其是在描述顶板垮落和地面沉降方面。此外，与传统有限元方法相比，SPH在模拟大变形和非均匀沉降时的灵活性也得到了体现。 关键词涵盖了SPH技术的核心应用领域，包括矿山塌陷的数值模拟。文章的中图分类号表明，该研究属于地质力学和矿业工程的交叉领域。作者还提供了联系方式，便于后续研究者或对此感兴趣的读者进行交流和讨论。 这篇“首发论文”展示了FEM-SPH法在解决矿山塌陷问题上的潜力，为未来矿山安全评估和灾害预防提供了新的数值工具和技术支持。通过这种方法，可以更好地预测和理解采矿活动对地表和地下结构的影响，从而制定更有效的安全措施。