在当今的岩土工程领域，准确地预测和计算导水裂缝带的高度是一项具有实际意义和挑战性的工作。导水裂缝带的确定对于煤炭开采、水文地质学以及采矿安全有着重要的指导作用。尤其是在水体下采煤过程中，确定裂缝带的高度能够帮助预防水资源的损失和保护水体安全。
本研究由李培现、谭志祥等学者完成，主要探讨了如何利用FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua）有限差分程序来计算导水裂缝带的高度。FLAC是一种基于拉格朗日算法的数值模拟方法，由美国Itasca咨询公司开发，其在岩土工程中的应用是当前工程计算领域的重要工具之一。
FLAC的主要优点在于其能够模拟岩土工程中的物理不稳定问题，并适用于岩土工程中几何和物理高度非线性问题的稳定性分析。与ANSYS、ADINA等其他数值计算软件相比，FLAC在处理岩土力学问题时更能考虑材料和边界条件的复杂性，适合模拟如采场采动影响、地下巷道大变形、围岩应力场问题以及煤层开采后地表沉陷等问题。
本研究使用FLAC模拟方法来预测在不同采宽条件下，岩石破坏的范围和程度，从而确定导水裂缝带的高度。通过数值模拟，研究了开采宽度与导水裂缝带高度之间的关系，并发现两者之间呈现二次函数关系。具体而言，在相同采厚条件下，随着开采宽度的增加，导水裂缝带的高度先上升后下降，这一发现为后续类似地质采矿条件下导水裂缝带高度的计算提供了科学依据。
实验模型的建立是研究的关键步骤之一。研究中建立的是一个二维FLAC网格模型，这是由于采面的宽度远远小于顺槽长度，属于典型的平面应变问题。模型的建立过程考虑到了模型的高度和宽度，以消除应力边界和位移边界效应。模型的具体参数，如采面地表标高、煤层厚度、倾角等，都根据实际的15100工作面进行设定。
在FLAC数值模拟模型中，导水裂缝带的定义包括了采空区上方的冒落带和裂缝带，其高度则从开采的上边界量起直至最高破坏点。模型中的破坏包络线对应于摩尔—库仑判据，包括剪切屈服和拉应力屈服函数，从而确定了导水裂缝带的高度。
本研究的成果在于提供了一种新的计算导水裂缝带高度的方法，并通过FLAC数值模拟验证了其准确性。该方法的应用不仅提高了煤柱回采上限，减少了煤炭资源的损失，而且对于确保水体下采煤的生产安全具有重要的指导意义。这种方法相对传统方法，在成本和效率方面也具有优势，因为它通过计算机模拟技术，减少了人力物力的消耗，并且能够更快地得到结果。
研究还指出，利用FLAC进行力学模拟和分析的过程中，程序的动态松弛法求解不需要形成耗时的刚度矩阵，节约了计算资源。此外，FLAC具备完善的前后处理功能，使得模型的创建、分析和结果的输出变得便捷，易于理解。
本研究不仅深入探讨了导水裂缝带高度的计算问题，而且提供了一套有效的数值分析工具和方法，对未来的工程实践和理论研究具有重要价值。随着数值模拟技术的不断进步，预计在未来该领域将会出现更多创新的研究成果。
