剖面应力场模拟

Question

如题所述

Answer 1

平面模拟结果表明，早期EW向挤压作用力下，成矿期为近SN向时最利于流体流动和成矿作用发生。在SN向挤压作用力下，由应力分解可以知道，NNW向断裂以右行剪切运动为特征，并且存在较小的垂直断裂面的分力。因此剖面模拟时，重点考察近EW向挤压分力对含断裂带地层内的应力分布和流体活动的影响。

（一）模拟说明

1.单元划分

此模型根据矿区15号勘探线剖面建模，涉及地层、断裂破碎带和石英脉3种地质体。在关于此模型的模拟中，考虑左、右边界压应力，左、右边界自由度以及重力3个因素对对应力场的影响（图5-6）。采用ANSYS有限元软件进行数学模型建立。

图5-6 剖面应力场初始模型

①固定边界；②加力方向；③滑移边界；④重力

2.应力边界条件

剖面应力场数值模拟边界条件如表5-5所示。

3.位移边界条件

数学模型有一个固定全约束点（△标志）；两条边界部分约束，沿边界可以切向位移，但不能法向位移（〇标志）；两条边界施加应力边界条件如表5-5所示。

表5-5 剖面应力场数值模拟边界条件

4.岩石力学参数

剖面应力场数值模拟主要岩石力学参数如表5-6所示。

表5-6 剖面应力场模拟岩石力学参数

5.计算分析

数学模型建立后，采用ANSYS有限元软件进行计算分析。

线性应力静态分析（Static Analysis）的全面平衡方程为

｛K｝｛u｝=｛F｝或｛K｝｛u｝=｛F^a｝+｛F^r｝

式中：｛K｝=

［K_e］为总刚性矩阵；｛u｝为节点位移矢量；N为元素个数；［K_e］为元素刚性矩阵；｛F^r｝为反应载荷矢量；｛F^a｝为总应用载荷矢量，被定义为

海南乐东抱伦金矿地质及矿产预测

其中，｛F^nd｝为应用节点载荷矢量；｛

｝=-［M］｛a_c｝加速载荷矢量；［M］=

［M_e］为总质量矩阵；［M_e］为元素质量矩阵；｛a_c｝为总加速度矢量；｛

｝为元素热载荷矢量；｛

｝为元素压力载荷矢量。

（二）结果分析

模拟结果见图版Ⅴ-8至图版Ⅴ-10和表5-7。

1.模拟2.1

剖面模型设定为EW两侧受断裂控制，为活动受力边界，不考虑重力作用。

2.模拟2.2

剖面模型设定为东西两侧受断裂控制，为活动受力边界，考虑重力作用。

3.模拟2.3

剖面模型设定为西侧受断裂控制，为活动受力边界，东侧与其他地层为统一整体，底部存在薄弱面，可以发生滑动，考虑重力作用。