基于SPH方法的废弃煤矿抽水蓄能地下水库扩容开挖模拟研究

马宝; 王小龙; 王菁莪

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基于SPH方法的废弃煤矿抽水蓄能地下水库扩容开挖模拟研究

地质与勘测 | 更新时间：2026-06-09

- 基于SPH方法的废弃煤矿抽水蓄能地下水库扩容开挖模拟研究
- 基于SPH方法的废弃煤矿抽水蓄能地下水库扩容开挖模拟研究
- 水力发电 2026年52卷第6期页码：28-36+105
- 作者机构：
  
  1. 国能神东煤炭集团有限责任公司
  2. 中国地质大学(武汉)工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国能神东煤炭集团科技项目(E210100620);国家自然科学基金资助项目(41502280)
- DOI：
  中图分类号： TV743;TV623
- 纸质出版：2026
- 稿件说明：
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马宝, 王小龙, 王菁莪. 基于SPH方法的废弃煤矿抽水蓄能地下水库扩容开挖模拟研究[J]. 水力发电, 2026,52(6):28-36+105.

马宝, 王小龙, 王菁莪. 基于SPH方法的废弃煤矿抽水蓄能地下水库扩容开挖模拟研究[J]. 2026, 52(6): 28-36+105.
马宝, 王小龙, 王菁莪. 基于SPH方法的废弃煤矿抽水蓄能地下水库扩容开挖模拟研究[J]. 水力发电, 2026,52(6):28-36+105. DOI：

马宝, 王小龙, 王菁莪. 基于SPH方法的废弃煤矿抽水蓄能地下水库扩容开挖模拟研究[J]. 2026, 52(6): 28-36+105. DOI：

摘要

废弃煤矿抽水蓄能电站技术相对于传统抽水蓄能电站具有显著优势。以陕西省榆林市神木市大柳塔废弃煤矿为背景，采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法，将岩体离散化为不同力学特性的粒子单元，结合Drucker-Prager弹塑性模型和粒子断裂模型，动态模拟废弃煤矿抽水蓄能地下水库扩容开挖过程中围岩应力场演化及顶板破坏机制，明确岩体损伤对围岩稳定性的影响。结果表明：顶板破坏呈现阶段性发展特征，开挖至45 m时达到临界跨度，引发分层破坏和局部板状冒落，冒落带高度达19.6 m;岩体损伤对围岩稳定性具有显著影响，轻微损伤使临界跨度提前至35 m

此时储水面积可保留完整岩体的90%

而严重损伤则使临界跨度进一步提前至30 m

不仅诱发浅层裂隙，还加剧深部弯曲变形，导致储水面积锐减至64%

最终显著缩小水库可用空间规模。研究证实，SPH方法能精准模拟顶板破坏过程，为地下水库工程顶板稳定性分析与控制提供重要理论依据。

Abstract

关键词

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