邊坡變形-flac3d前后處理

1、整理ppt邊坡巖石力學(xué)與工程邊坡巖石力學(xué)與工程-flac3d-flac3d前后處理前后處理河 海 大 學(xué)整理ppt2Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論 FLAC3D計(jì)算結(jié)果的后處理 FLAC3D計(jì)算中的應(yīng)力場(chǎng)FLAC3D三維模型的快速構(gòu)建Sufer的三維出圖和數(shù)據(jù)導(dǎo)出目目錄錄CAD的前處理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出整理ppt3 在CAD中選擇建模區(qū)域命令: Trim 對(duì)等高線(xiàn)截?cái)?Move 平移,減小坐標(biāo)起始值 導(dǎo)出為R12格式的dxf文件CAD的數(shù)據(jù)處理整理ppt4 借助第三方軟件GID導(dǎo)入CAD生成的dxf文件,將CAD中的等高線(xiàn)信息讀出. GID可以作為CAD

2、和ANSYS的過(guò)渡平臺(tái).其可轉(zhuǎn)換DXF-IGES格式.整理ppt5 在GID軟件中顯示等高線(xiàn)上的點(diǎn)信息,將等高線(xiàn)的點(diǎn)列為文本輸出,作為sufer三維可視化出圖的高程點(diǎn)數(shù)據(jù). 整理ppt6 sufer出圖只需要三維的高程點(diǎn)數(shù)據(jù),格式寫(xiě)成如下: X1,Y1,Z1 X2,Y2,Z2 也可利用其它軟件或編程讀出CAD中的等高線(xiàn)數(shù)據(jù)信息 整理ppt7Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論 FLAC3D計(jì)算結(jié)果的后處理 FLAC3D計(jì)算中的應(yīng)力場(chǎng)FLAC3D三維模型的快速構(gòu)建Sufer的三維出圖和數(shù)據(jù)導(dǎo)出目目錄錄CAD的前處理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出整理ppt8整理ppt9 在濾

3、波器中過(guò)濾CAD中導(dǎo)出的局部失真地形點(diǎn). 設(shè)置z方向上某一高程區(qū)域內(nèi)的地形點(diǎn)為有效地形點(diǎn). 如模型范圍實(shí)際地形高程在5002000以?xún)?nèi),則輸入 z 2000整理ppt10 在插值方法中選擇合適的插值方法.注意sufer只能提供柵格化插值方法.如要插值不規(guī)則網(wǎng)格,需自己編程實(shí)現(xiàn). 設(shè)置插值區(qū)域:X方向 Min Max Y方向 Min Max 整理ppt11 Sufer可以生成多種效果圖形.對(duì)于三維地形的顯示,主要采用線(xiàn)框圖和表面圖.其中表面圖的效果最好,其插值效果受插值點(diǎn)個(gè)數(shù)和插值方法制約.整理ppt12 地圖-三維旋轉(zhuǎn)可以旋轉(zhuǎn)查看地形,設(shè)置光照,網(wǎng)格可以顯示不同的效果.注意在sufer插值后,

4、生成一個(gè)后綴名為grd的文件,此為存貯柵格化插值點(diǎn)三維信息的數(shù)據(jù)文件.整理ppt13 用用sufer打開(kāi)打開(kāi)生成的生成的dgx.grd文件文件,選擇菜單選擇菜單:文件文件-文件另存為文件另存為在保存類(lèi)型中的在保存類(lèi)型中的下拉菜單中懸著下拉菜單中懸著ASCII XYZ *.dat格式格式,即為即為sufer生成的插值點(diǎn)數(shù)生成的插值點(diǎn)數(shù)據(jù)信息據(jù)信息.選擇選擇-選項(xiàng)選項(xiàng)-網(wǎng)格網(wǎng)格信息信息,可以查看插可以查看插值的精度和網(wǎng)格值的精度和網(wǎng)格間距間距.整理ppt14flac3d執(zhí)行命令流command.txt，即可讀入sufer生成的地表數(shù)據(jù)文件,投影生成flac3d，ansys和3dec的模型的命令流。

5、 整理ppt15公路公路1875m整理ppt16 AutoCAD在DWG文件中以實(shí)體名存儲(chǔ)各種點(diǎn)、線(xiàn)、面、實(shí)體。實(shí)體名是AutoCAD中專(zhuān)門(mén)設(shè)置的一種特殊數(shù)據(jù)類(lèi)型，是賦予圖形實(shí)體的數(shù)字標(biāo)號(hào)。通過(guò)AutoLisp語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的程序可以訪問(wèn)各種點(diǎn)、線(xiàn)、面、實(shí)體信息，例如邊坡中的地形線(xiàn)，開(kāi)挖面，地下廠房，引水洞、平硐等 現(xiàn)階段常用的插值方法有：Kriging法、Delaunay法、Polymesh法、Shepard法、Multiquadric法等等?；瑒?dòng)最小二乘法（Moving Least Squares Method，簡(jiǎn)稱(chēng)MLSM）是一種精度較高的方法，其克服了經(jīng)典最小二乘法在擬合中的不足，實(shí)質(zhì)為方差

6、泛函極小化序列與最小二乘法。 Sufer中都是柵格插值方法, 所以如果要按給定任意網(wǎng)格插值的話(huà),需要自己編程.整理ppt17整理ppt18Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論 FLAC3D計(jì)算結(jié)果的后處理 FLAC3D計(jì)算中的應(yīng)力場(chǎng)FLAC3D三維模型的快速構(gòu)建Sufer的三維出圖和數(shù)據(jù)導(dǎo)出目目錄錄CAD的前處理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出整理ppt19導(dǎo)入sufer插值的柵格點(diǎn),在cad中按精度需要建立多條多義線(xiàn)polyline.類(lèi)似與ansys中的askin命令的做法,在CAD也可以生成由多條多義線(xiàn)過(guò)渡圓滑的nurbs曲面. CAD操作命令Loft 按順序選擇幾條多

7、義線(xiàn)-回車(chē)生成面域.整理ppt20 在CAD中建立底面域,由封閉的多義線(xiàn)圍成面,利用REGION生成面域,采用EXTRUDE命令按Z方向拉伸成體.整理ppt21EXTRUDE命令按Z方向拉伸成體.讓其延伸至實(shí)際地面以上一定距離.為后面的CAD中布爾切割操作做準(zhǔn)備.整理ppt22利用slice命令中的曲面切割功能,將底面拉伸的塊體沿實(shí)際地貌切割為兩個(gè)塊體. 同理斷層和地層的切割也采用slice中的三點(diǎn)法或曲面法.采用slice切割出的地層與地貌交線(xiàn)整理ppt23利用CAD中的EXPORT命令將生成的實(shí)體SOLID模型輸出為SAT格式的數(shù)據(jù)文件. ANSYS可以直接讀入CAD導(dǎo)出的SAT模型.整理

8、ppt24 在ANSYS進(jìn)行網(wǎng)格剖分,建議全部剖分為四面體,可以設(shè)置線(xiàn)的剖分段數(shù)來(lái)控制局部和整體的網(wǎng)格質(zhì)量. 由于FLAC3D中最終計(jì)算的單元均為四面體單元,因此采用四面體剖分精度影響不大.整理ppt25FLAC3D數(shù)值模型分解后的最小單元類(lèi)型為Brick（六面體）、Wedge（三棱柱體）、Pyramid（金字塔體）和Tetrahedral（四面體）單元。整理ppt26 在在ansys選擇選擇菜單菜單: Input from 選擇選擇APDL命令命令流文件流文件(在仿真論在仿真論壇可以下載此程壇可以下載此程序序)執(zhí)行后在電腦的執(zhí)行后在電腦的D:下生成下生成ansys單元節(jié)點(diǎn)信息的單元節(jié)點(diǎn)信息的

9、兩個(gè)文件兩個(gè)文件01_node.dat02_ele.dat整理ppt27將將D:下生成下生成ansys單元節(jié)點(diǎn)單元節(jié)點(diǎn)信息的兩個(gè)文件信息的兩個(gè)文件01_node.dat02_ele.dat拷至程序目錄拷至程序目錄下下,運(yùn)行運(yùn)行flac_6weishu.exe后后,程序程序生成了生成了flac3d可以直接讀入可以直接讀入的模型數(shù)據(jù)的模型數(shù)據(jù).整理ppt28打開(kāi)打開(kāi)flac3d,讀入生成的模讀入生成的模型數(shù)據(jù)型數(shù)據(jù). Flacmodel_haitang.Flac3D 讀入后讀入后,保存保存為為sav文件文件.整理ppt29整理ppt30結(jié)合CAD的extrude,slice,union,subtr

10、act,intersect等三維布爾操作功能,編制VBA,AUTOLISP程序可以快速構(gòu)建更為復(fù)雜的實(shí)體模型.保存為sat格式后,可以直接被ansys讀入.整理ppt31Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論 FLAC3D計(jì)算結(jié)果的后處理 FLAC3D計(jì)算中的應(yīng)力場(chǎng)FLAC3D三維模型的快速構(gòu)建Sufer的三維出圖和數(shù)據(jù)導(dǎo)出目目錄錄CAD的前處理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出整理ppt32 巖體地應(yīng)力是巖體工程最基本也是最重要巖體地應(yīng)力是巖體工程最基本也是最重要的工程荷載之一。的工程荷載之一。 因此，初始應(yīng)力分布應(yīng)該作為設(shè)計(jì)和分析因此，初始應(yīng)力分布應(yīng)該作為設(shè)計(jì)和分析的基礎(chǔ)，

11、相應(yīng)地，也應(yīng)當(dāng)作為數(shù)值計(jì)算的初始的基礎(chǔ)，相應(yīng)地，也應(yīng)當(dāng)作為數(shù)值計(jì)算的初始條件。條件。 初始應(yīng)力場(chǎng)的重要性初始應(yīng)力場(chǎng)的重要性整理ppt33ini sxx=-5e6 syy=-1e7 szz=-2e6Ini sxx s0 grad gx gy gz The components 11 (or xx), 22 (or yy) and 33 (or zz) are set to compressive stresses of -5.0e6, 1.0e7 and -2 .0e6, respectively, throughout the grid. The INI command sets all st

12、resses to the given values, respectively, throughout the grid. but there is no guarantee that the stresses will be in equilibrium.gen zone brick size 6 6 6model elasini sxx=-5e6 syy=-1e7 szz=-2e7apply sxx=-5e6 range x -0.1 0.1apply sxx=-5e6 range x 5.9 6.1apply syy=-1e7 range y -0.1 0.1apply syy=-1e

13、7 range y 5.9 6.1apply szz=-2e7 range z -0.1 0.1apply szz=-2e7 range z 5.9 6.1Example 3.20 Initial and boundary stresses in equilibrium整理ppt34賦予初始應(yīng)力賦予初始應(yīng)力gen zone brick size 6 6 6model elasprop bulk 5e9 shear 3e9ini sxx=-5e6pausesolve只用ini，所有單元將有sxx應(yīng)力，但solve變?yōu)?，因?yàn)闆](méi)有約束，力引起位移最后平衡.所以必須加上應(yīng)力邊界條件或者位移邊界條件整

14、理ppt35整理ppt36加上應(yīng)力邊界條件加上應(yīng)力邊界條件gen zone brick size 6 6 6model elasprop bulk 5e9 shear 3e9 ini sxx=-5e6apply sxx=-5e6 range x -0.1 0.1apply sxx=-5e6 range x 5.9 6.1pausepl con sxxsolvepl con sxx注意是約束x方向-變形參數(shù)并不影響應(yīng)力場(chǎng)，它只影響位移場(chǎng)。如果考慮重力的時(shí)候，變形參數(shù)影響泊松比，從而影響側(cè)壓力系數(shù)，才會(huì)影響水平的應(yīng)力場(chǎng)分布。整理ppt37表明所有單元只加上SXX= -5e6Solve 是平衡的，即

15、應(yīng)力不發(fā)生改變了。改變bulk，shear和邊界條件，solve后應(yīng)力不發(fā)生變化。整理ppt38由于施加的初始應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)力邊界條件產(chǎn)生了平衡，所以solve不產(chǎn)生cyc應(yīng)力循環(huán)。只有不平衡力大于容許值時(shí)，才會(huì)進(jìn)行cyc。設(shè)置不同的變形參數(shù)并不影響位移結(jié)果，因?yàn)橄到y(tǒng)平衡了。如果人為設(shè)置執(zhí)行計(jì)算流程（如cyc 10000），由于沒(méi)有位移邊界條件約束，模型則會(huì)慢慢隨時(shí)間產(chǎn)生位移，但應(yīng)力場(chǎng)是不會(huì)發(fā)生變化的。因此，intial應(yīng)力得到的位移解相比較于無(wú)intial應(yīng)力的位移解更符合實(shí)際地層條件（即認(rèn)為是0）Cyc 20000或 step 20000整理ppt39gen zone brick size 6

16、 6 6model elasprop bulk 5e2 shear 3e2ini sxx=-5.0e6fix x range x -0.1 0.1 fix x range x 5.9 6.1 pausepl con sxxsolvepl con sxx注意是約束注意是約束x方向方向加上位移邊界條件加上位移邊界條件整理ppt40表明所有單元只加上SXX= -5e6Solve 是平衡的，即應(yīng)力不發(fā)生改變了。改變bulk，shear和邊界條件，solve后應(yīng)力不發(fā)生變化。整理ppt41施加應(yīng)力場(chǎng)后，如果沒(méi)有應(yīng)力和位移約束，模型會(huì)沿著臨空面產(chǎn)生變形。如果施加了位移邊界條件約束了模型的變形，在邊界上則產(chǎn)

17、生了反向的平衡力，從而產(chǎn)生了平衡，所以solve不產(chǎn)生cyc應(yīng)力循環(huán)。只有不平衡力大于容許值時(shí)，才會(huì)進(jìn)行cyc。設(shè)置不同的變形參數(shù)并不影響位移結(jié)果，因?yàn)橄到y(tǒng)平衡了。如果人為設(shè)置執(zhí)行計(jì)算流程（如cyc 10000），由于位移邊界條件約束，邊界上位移為0，內(nèi)部則會(huì)慢慢隨時(shí)間產(chǎn)生位移，但應(yīng)力場(chǎng)是不會(huì)發(fā)生變化的。整理ppt42new;Example 3.24 Initial stress state for an irregular free surfacegen zone brick size 15 15 10 p0 0,0,0 edge=100.0model elasticprop shear 3

18、e8 bulk 5e8def mountaingp = gp_headloop while gp # nullzz = sqrt(gp_xpos(gp)2 + gp_ypos(gp)2)dz = 0.06 * sin(0.2 * zz + 100.0) ; Sum Fourier terms fordz = dz + 0.06 * sin(0.22 * zz - 20.3) ; quasi-random surfacedz = dz - 0.04 * sin(0.33 * zz + 33.3) ; topology.gp_zpos(gp) = 0.5 * gp_zpos(gp) * (1.0

19、+ dz)gp = gp_next(gp)end_loopendmountainfix x range x -.1 .1fix x range x 99.9 100.1fix y range y -.1 .1fix y range y 99.9 100.1fix z range z -.1 .1模型高度約為模型高度約為50m模型長(zhǎng)寬約為模型長(zhǎng)寬約為100m整理ppt43僅考慮自重，算至平衡僅考慮自重，算至平衡 (模型高度約為模型高度約為50m）泊松比泊松比=0.25 =0.33333 模型最大高程模型最大高程50m左右左右自重來(lái)看，基底自重來(lái)看，基底szz=2000*-10*50 = -1.0

20、e6 sxx = syy = 0.333*-1.0e6=-0.333e6model elasticprop bulk 5e8 shear 3e8set grav 0,0,-10ini density=2000solve采用自重來(lái)計(jì)算初始應(yīng)力場(chǎng)采用自重來(lái)計(jì)算初始應(yīng)力場(chǎng)整理ppt44僅考慮自重，算至平衡僅考慮自重，算至平衡基底基底 szz=2000*-10*50 = -1.0e6 sxx = syy = 0.333*-1.0e6=-0.333e6整理ppt45prop bulk 5e8 shear 3e8prop bulk 5e11 shear 3e11此時(shí)此時(shí) 泊松比不變泊松比不變側(cè)壓力系數(shù)也不

21、變側(cè)壓力系數(shù)也不變整理ppt46 按照自重求初始地應(yīng)力，形成的應(yīng)力場(chǎng)表現(xiàn)為豎直向=自重應(yīng)力，水平向=自重應(yīng)力側(cè)壓力系數(shù)k0。k0=v/(1-v). K0在這個(gè)方法中顯然是和泊松比有關(guān),然而土的泊松比變化不大,在0.25-0.35左右, 由此求得的k0在0.3-0.6之間,和phi在45-27度之間. 在上面,泊松比是通過(guò)語(yǔ)句prop bulk 5e9 shear 3e9間接來(lái)定義的. 這種方法會(huì)產(chǎn)生很大的位移,當(dāng)然FLAC有一個(gè)投機(jī)取巧的方法來(lái)減小位移: 就是在求初始應(yīng)力的時(shí)候,把材料設(shè)為彈性,并且用很大的彈性模量確(比如上面的model elas; prop bulk 5e11 shear

22、3e11).修改變形參數(shù)不影響初始應(yīng)力場(chǎng)的分布，只影響位移場(chǎng)的大小。 在此之后,初始化位移為0,并把材料的參數(shù)恢復(fù)正常. 整理ppt47但是這種方法存在兩個(gè)問(wèn)題：第一是,由此求得初始側(cè)壓力系并不和實(shí)際一致,因此初始地應(yīng)力也和實(shí)際不一致. 在這一點(diǎn)上用第二種方法可以得到比較正確的初始應(yīng)力場(chǎng). 或者也可以通過(guò)正確的k0反算一個(gè)不切實(shí)際的泊松比v代入來(lái)求.第二也是由于設(shè)置材料為彈性的,所以是不會(huì)有破壞產(chǎn)生,不管初始產(chǎn)生的剪應(yīng)力有多大,然而在材料設(shè)為彈塑性時(shí),如果剪應(yīng)力過(guò)大,材料就會(huì)在初始應(yīng)力(沒(méi)有其它外力作用)自動(dòng)破壞,從而產(chǎn)生很大的變形, 因此有時(shí)候第一步計(jì)算時(shí)就會(huì)產(chǎn)生很大的變形,很有可能就是這個(gè)

23、原因. 采用彈性材料計(jì)算的應(yīng)力場(chǎng)在地形比較陡峭的地方有比較大的Mises應(yīng)力，導(dǎo)致當(dāng)采用彈塑性材料時(shí)破壞而不收斂（特別是有軟弱夾層的地方）。那么，土體（土層）在原位應(yīng)力下，土體基本上處于彈性狀態(tài)。因此用彈性的方法估計(jì)初始應(yīng)力是否可以滿(mǎn)足計(jì)算的要求？并不全然,在現(xiàn)實(shí)中土也有處于屈服狀態(tài)的. 象邊坡的潛在滑動(dòng)面應(yīng)力狀態(tài), 就很有可能處于殘余應(yīng)力狀態(tài).為證明這一點(diǎn),可以在FLAC建一個(gè)邊坡模型,在線(xiàn)彈性模型下求得平衡, 然后再把彈塑性模型換回,在不加任何外載的情況下再求解一次,我相信會(huì)有很大的位移產(chǎn)生,并且會(huì)出性塑性屈服點(diǎn).并可以預(yù)測(cè),邊坡的安全系數(shù)越小,出現(xiàn)的塑性屈服點(diǎn)越多.那么，采用塑性的本構(gòu)模

24、型來(lái)算自重應(yīng)力場(chǎng)，是否更為貼切呢？整理ppt48ini szz=-1.00e6 (grad 0,0,0.020e6)ini sxx=-0.36e6 (grad 0,0,0.072e6) ini syy=-0.36e6 (grad 0,0,0.072e6)solve手動(dòng)構(gòu)建初始應(yīng)力場(chǎng)手動(dòng)構(gòu)建初始應(yīng)力場(chǎng)利用利用ini設(shè)置相同于自重形成的初始應(yīng)力場(chǎng)設(shè)置相同于自重形成的初始應(yīng)力場(chǎng)自重應(yīng)力場(chǎng)自重應(yīng)力場(chǎng) szz=1.0e6; sxx=syy=0.36e6 從公式上看從公式上看 地表地表szz = -1.0e6 + 50 * 0.02e6 = -0.0e6 sxx = -0.36e6 + 50 * 0.07

25、2e6 = -0.0e6The INI command sets all stresses to the given values, respectively, throughout the grid. but there is no guarantee that the stresses will be in equilibrium.整理ppt49利用自重應(yīng)力計(jì)算的初始應(yīng)力場(chǎng)利用自重應(yīng)力計(jì)算的初始應(yīng)力場(chǎng). szz=1.0e6; sxx=syy=0.36e6 利用利用ini設(shè)置的初始應(yīng)力場(chǎng)設(shè)置的初始應(yīng)力場(chǎng). 未計(jì)算未計(jì)算solve。系統(tǒng)未平衡時(shí)。系統(tǒng)未平衡時(shí)ini szz=-1.00e6 (g

26、rad 0,0,0.020e6) 整體規(guī)律與自重應(yīng)力場(chǎng)相同整體規(guī)律與自重應(yīng)力場(chǎng)相同ini sxx=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6) ini syy=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6)整理ppt50利用利用ini設(shè)置的初始應(yīng)力場(chǎng)設(shè)置的初始應(yīng)力場(chǎng). 計(jì)算計(jì)算solve至系統(tǒng)平衡時(shí)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力場(chǎng)降低了一個(gè)至系統(tǒng)平衡時(shí)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力場(chǎng)降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，說(shuō)明位移邊界條件并不能使系統(tǒng)平衡，數(shù)量級(jí)，說(shuō)明位移邊界條件并不能使系統(tǒng)平衡，如何設(shè)置才能平衡呢？如何設(shè)置才能平衡呢？利用利用ini設(shè)置的初始應(yīng)力場(chǎng)設(shè)置的初始應(yīng)力場(chǎng). 未計(jì)算未計(jì)算solve。系統(tǒng)未平衡時(shí)。系統(tǒng)未平衡時(shí)i

27、ni szz=-1.00e6 (grad 0,0,0.020e6) 整體規(guī)律與自重應(yīng)力場(chǎng)相同整體規(guī)律與自重應(yīng)力場(chǎng)相同ini sxx=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6) ini syy=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6)整理ppt51以上分析可知，單純用自重來(lái)計(jì)算應(yīng)力場(chǎng)，耗時(shí)較長(zhǎng)。如果僅通過(guò)以上分析可知，單純用自重來(lái)計(jì)算應(yīng)力場(chǎng)，耗時(shí)較長(zhǎng)。如果僅通過(guò)ini手動(dòng)設(shè)置應(yīng)力場(chǎng)，手動(dòng)設(shè)置應(yīng)力場(chǎng)，有時(shí)并不能使系統(tǒng)平衡，這說(shuō)明加入人為得到的初始地應(yīng)有時(shí)并不能使系統(tǒng)平衡，這說(shuō)明加入人為得到的初始地應(yīng)initial，在彈性情況下是不會(huì)，在彈性情況下是不會(huì)對(duì)初始應(yīng)力造成影響的

28、。那對(duì)初始應(yīng)力造成影響的。那如何設(shè)置才能平衡呢？如何設(shè)置才能平衡呢？可以想像，可以想像，ini是人為設(shè)置的一個(gè)單元應(yīng)力，其可以加快平衡迭代的過(guò)程。是人為設(shè)置的一個(gè)單元應(yīng)力，其可以加快平衡迭代的過(guò)程。在計(jì)算初始在計(jì)算初始應(yīng)力場(chǎng)的時(shí)候，如果將巖體設(shè)定為彈性的話(huà)，在給定的重力與約束條件下，初始應(yīng)力是應(yīng)力場(chǎng)的時(shí)候，如果將巖體設(shè)定為彈性的話(huà)，在給定的重力與約束條件下，初始應(yīng)力是不會(huì)對(duì)最終的應(yīng)力結(jié)果造成影響的。不會(huì)對(duì)最終的應(yīng)力結(jié)果造成影響的。ini是模型的內(nèi)力，是模型的內(nèi)力，set grav是外力施加對(duì)模型的作是外力施加對(duì)模型的作用力，沒(méi)有外力怎么有內(nèi)力？這樣做其實(shí)只是減少程序的計(jì)算步驟用力，沒(méi)有外力怎么

29、有內(nèi)力？這樣做其實(shí)只是減少程序的計(jì)算步驟. 這樣設(shè)置以后這樣設(shè)置以后 整個(gè)整個(gè)模型就已經(jīng)是平衡了。同時(shí)設(shè)置重力的原因不是為了平衡減少程序計(jì)算步驟，而是因?yàn)槟Ｐ途鸵呀?jīng)是平衡了。同時(shí)設(shè)置重力的原因不是為了平衡減少程序計(jì)算步驟，而是因?yàn)槿绻闯跏蓟瘧?yīng)力的話(huà)，在如果未初始化應(yīng)力的話(huà)，在set grav的時(shí)候，模型會(huì)在自重應(yīng)力下發(fā)生應(yīng)力變形。所以，的時(shí)候，模型會(huì)在自重應(yīng)力下發(fā)生應(yīng)力變形。所以，初始化應(yīng)力的原因是防止模型在自重應(yīng)力下發(fā)生變形初始化應(yīng)力的原因是防止模型在自重應(yīng)力下發(fā)生變形 一、施加自重，施加位移邊界條件一、施加自重，施加位移邊界條件model elasticprop bulk 5e11 sh

30、ear 3e11set grav 0,0,-10ini density=2000ini szz=-1.00e6 (grad 0,0,0.020e6)ini sxx=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6) ini syy=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6)fix x range x -.1 .1fix x range x 99.9 100.1fix y range y -.1 .1fix y range y 99.9 100.1fix x y z range z -.1 .1Solve 需需527步平衡步平衡一、施加自重，施加應(yīng)力邊界條件一、施加自重，施加應(yīng)力

31、邊界條件model elasticprop bulk 5e11 shear 3e11set grav 0,0,-10ini density=2000ini szz=-1.00e6 (grad 0,0,0.020e6)ini sxx=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6) ini syy=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6)apply sxx -0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6)apply syy -0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6)fix x y z range z -.1 .1Solve 需需875步平衡步平衡整理ppt5

32、2一、施加自重，施加應(yīng)力邊界條件一、施加自重，施加應(yīng)力邊界條件model elasticprop bulk 5e11 shear 3e11set grav 0,0,-10ini density=2000ini szz=-1.00e6 (grad 0,0,0.020e6)ini sxx=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6) ini syy=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6)apply sxx -0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6)apply syy -0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6)fix x y z range z -.

33、1 .1Solve 需需875步平衡步平衡一、施加自重，施加位移邊界條件一、施加自重，施加位移邊界條件model elasticprop bulk 5e11 shear 3e11set grav 0,0,-10ini density=2000ini szz=-1.00e6 (grad 0,0,0.020e6)ini sxx=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6) ini syy=-0.36e6 (grad 0,0,0.0072e6)fix x range x -.1 .1fix x range x 99.9 100.1fix y range y -.1 .1fix y rang

34、e y 99.9 100.1fix x y z range z -.1 .1Solve 需需527步平衡步平衡整理ppt53在某些構(gòu)造區(qū)域，很可能水平應(yīng)力遠(yuǎn)大于豎直應(yīng)力，此時(shí)不能用自重來(lái)計(jì)算在某些構(gòu)造區(qū)域，很可能水平應(yīng)力遠(yuǎn)大于豎直應(yīng)力，此時(shí)不能用自重來(lái)計(jì)算初始應(yīng)力場(chǎng)。此時(shí)采用初始應(yīng)力場(chǎng)。此時(shí)采用ini來(lái)影響水平應(yīng)力場(chǎng)的分布。來(lái)影響水平應(yīng)力場(chǎng)的分布。There is no simple way to deduce an equilibrium stress distribution for this grid: it must be modeled as a boundary-value pro

35、blem. However, we may insert initial stresses in order to speed up the convergence and influence the final stress distribution. For example, if we know that there is a high horizontal in-situ stress, with only a small decrease in stress near the surface, we can initialize xx and yy to -0.2e6 at the

36、approximate location of the surface, increasing to -4.0e6 at the bottom. The vertical stress, zz, can be set to correspond to the average overburden.set grav 0,0,-10ini density=2000ini szz=-1.00e6 (grad 0,0,0.020e6)ini sxx=-4.00e6 (grad 0,0,0.076e6) ini syy=-4.00e6 (grad 0,0,0.076e6)fix x range x -.

37、1 .1fix x range x 99.9 100.1fix y range y -.1 .1fix y range y 99.9 100.1fix x y z range z -.1 .1Solve 需需402步平衡步平衡ini sxx=-4.00e6 (grad 0,0,0.076e6) ini syy=-4.00e6 (grad 0,0,0.076e6)地表地表sxx = -4.0e6 + 50 * = -0.2e6所以所以 = 0.076e6整理ppt54由此可見(jiàn)，由此可見(jiàn)，ini是人為設(shè)置的一個(gè)單元應(yīng)力，不僅可以加快平衡迭代的過(guò)程，而且可以采用是人為設(shè)置的一個(gè)單元應(yīng)力，不僅可以加快

38、平衡迭代的過(guò)程，而且可以采用ini來(lái)影響水平應(yīng)力場(chǎng)的分布。同時(shí)設(shè)置的來(lái)影響水平應(yīng)力場(chǎng)的分布。同時(shí)設(shè)置的ini水平初始應(yīng)力是不會(huì)對(duì)豎直應(yīng)力場(chǎng)造成影響的。一水平初始應(yīng)力是不會(huì)對(duì)豎直應(yīng)力場(chǎng)造成影響的。一般而言這樣是為了計(jì)算比較快般而言這樣是為了計(jì)算比較快,因?yàn)檫@樣設(shè)置以后因?yàn)檫@樣設(shè)置以后,此時(shí)幾乎已經(jīng)平衡此時(shí)幾乎已經(jīng)平衡,了了,計(jì)算步較少了計(jì)算步較少了,變形也變形也就很少了嘛就很少了嘛,當(dāng)然最好再在以后計(jì)算時(shí)初始化位移為當(dāng)然最好再在以后計(jì)算時(shí)初始化位移為0.當(dāng)然還有另一種方法就是開(kāi)始時(shí)設(shè)成彈當(dāng)然還有另一種方法就是開(kāi)始時(shí)設(shè)成彈性的性的(model elas)（或者還是（或者還是mohr的但參數(shù)給的要大

39、一些，目的是防止破壞），直接運(yùn)行到的但參數(shù)給的要大一些，目的是防止破壞），直接運(yùn)行到平衡達(dá)來(lái)獲取初始應(yīng)力值，在真正計(jì)算時(shí)再改成平衡達(dá)來(lái)獲取初始應(yīng)力值，在真正計(jì)算時(shí)再改成mohr并將參數(shù)改為真實(shí)的數(shù)值，這種方法更并將參數(shù)改為真實(shí)的數(shù)值，這種方法更適合于單元不太多，因?yàn)楸容^簡(jiǎn)單但如果單元數(shù)目很多的話(huà)，那么此種方法速度會(huì)很慢適合于單元不太多，因?yàn)楸容^簡(jiǎn)單但如果單元數(shù)目很多的話(huà)，那么此種方法速度會(huì)很慢的的整理ppt551. Do not initialize stresses; allow gravity to compact the layer.2. Initialize horizontal st

40、ress only, not vertical stress.3. Impose constant stress at the lateral boundaries rather than zero horizontal displacement.4. Remove irregular overburden from initial grid of uniform thickness.5. Allow plastic flow to occur, thus removing stress concentrations.6. Build up the pro by layer; equilibr

41、ate each layer.7.初始地應(yīng)力的問(wèn)題，應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)困難的問(wèn)題，并沒(méi)有一個(gè)完整的解決方案。在有限元工具中，比如ansys或者abaqus，都可以先固定邊界，然后施加重力得到一個(gè)彈性應(yīng)力場(chǎng)，然后再將這個(gè)應(yīng)力場(chǎng)作為初始應(yīng)力場(chǎng)導(dǎo)入和重力平衡，的確可以不產(chǎn)生位移。但關(guān)鍵的問(wèn)題是，采用彈性材料計(jì)算的應(yīng)力場(chǎng)在地形比較陡峭的地方有比較大的米賽斯應(yīng)力，導(dǎo)致當(dāng)采用彈塑性材料時(shí)破壞而不收斂（特別是有軟弱夾層的地方）。往往這些區(qū)域都不大，在靠近地表比較陡峭的地方。雖然存在這些缺點(diǎn)，但仍不失為一個(gè)好方法。采用ini條件加線(xiàn)性的初始應(yīng)力，這個(gè)方法flac有，abaqus也有，但這個(gè)方法的缺點(diǎn)不言而喻，不合適

42、地形起伏的情況，但最起碼他可以控制Ko，這點(diǎn)又是前面這方法所欠缺的。所以，這兩招都有其合適的場(chǎng)合，關(guān)鍵是看工程的實(shí)際作用范圍了，在工程的影響范圍之外的地應(yīng)力影響比較小，是否可以比較粗糙一些。整理ppt561. 利用重力來(lái)計(jì)算豎直向應(yīng)力場(chǎng)利用重力來(lái)計(jì)算豎直向應(yīng)力場(chǎng)2. 人為施加水平向應(yīng)力場(chǎng)人為施加水平向應(yīng)力場(chǎng),加快收斂速度加快收斂速度,同時(shí)可以得到實(shí)際的同時(shí)可以得到實(shí)際的水平應(yīng)力場(chǎng)分布水平應(yīng)力場(chǎng)分布3. 采用塑性本構(gòu)計(jì)算初始應(yīng)力場(chǎng)采用塑性本構(gòu)計(jì)算初始應(yīng)力場(chǎng),允許塑性流動(dòng)發(fā)生允許塑性流動(dòng)發(fā)生,這樣可以這樣可以減小局部應(yīng)力集中的現(xiàn)象減小局部應(yīng)力集中的現(xiàn)象 .4. 等比例提高等比例提高bulk和和sh

43、ear參數(shù)參數(shù),是不會(huì)改變泊松比的是不會(huì)改變泊松比的.這樣在這樣在不改變應(yīng)力場(chǎng)的前提下不改變應(yīng)力場(chǎng)的前提下,也減小了自重產(chǎn)生的位移場(chǎng)也減小了自重產(chǎn)生的位移場(chǎng).(這也是這也是自重產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)在后面的計(jì)算中是要清零的原因自重產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)在后面的計(jì)算中是要清零的原因.).5.如有原位測(cè)點(diǎn)的地應(yīng)力資料如有原位測(cè)點(diǎn)的地應(yīng)力資料.分段計(jì)算出不同區(qū)位的梯度施分段計(jì)算出不同區(qū)位的梯度施加力和梯度值加力和梯度值. 由于由于flac以原點(diǎn)來(lái)計(jì)算梯度力以原點(diǎn)來(lái)計(jì)算梯度力 ini sxx s0 (grad 0,0,gz) rang z z1 z2測(cè)點(diǎn)應(yīng)力場(chǎng)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力場(chǎng) h1處為處為s1; h2處為處為s2 從公式上看從

44、公式上看 sxx/h1 = s1 = s0 + 0*x1 + 0*y1 + gz*z1 sxx/h2 = s2 = s0 + 0*x2 + 0*y2 + gz*z2整理ppt57 河谷邊坡中的地應(yīng)力場(chǎng)是一個(gè)形如巖體開(kāi)挖河谷邊坡中的地應(yīng)力場(chǎng)是一個(gè)形如巖體開(kāi)挖以后的二次應(yīng)力場(chǎng)，不適宜用構(gòu)造應(yīng)力分量與以后的二次應(yīng)力場(chǎng)，不適宜用構(gòu)造應(yīng)力分量與自重應(yīng)力分量的疊加；自重應(yīng)力分量的疊加； 理論上，河谷發(fā)育是在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)格局基本確理論上，河谷發(fā)育是在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)格局基本確定以后的地表地質(zhì)作用；模擬河谷侵蝕下切來(lái)定以后的地表地質(zhì)作用；模擬河谷侵蝕下切來(lái)獲得局部地應(yīng)力場(chǎng)與真實(shí)地應(yīng)力場(chǎng)更接近。獲得局部地應(yīng)力場(chǎng)與真實(shí)地應(yīng)力

45、場(chǎng)更接近。河谷地應(yīng)力場(chǎng)模擬思想河谷地應(yīng)力場(chǎng)模擬思想整理ppt58313222113213河谷地應(yīng)力場(chǎng)的基本特征河谷地應(yīng)力場(chǎng)的基本特征n河谷地構(gòu)造應(yīng)力是一個(gè)非常不均勻的、受河谷發(fā)育改造的局部地應(yīng)力場(chǎng)整理ppt59河谷地應(yīng)力場(chǎng)模擬的基本考慮河谷地應(yīng)力場(chǎng)模擬的基本考慮x壩址區(qū)兩岸為單斜構(gòu)造，右岸地形呈現(xiàn)5級(jí)階面，因此，將河谷侵蝕下切假設(shè)為5期1300m高程 壩址區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力主方向整理ppt60假設(shè)五期河谷侵蝕下切假設(shè)五期河谷侵蝕下切整理ppt61 地應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果 正確性驗(yàn)證谷底高應(yīng)力區(qū)（巖芯餅化）應(yīng)力松弛帶整理ppt62Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論

46、 FLAC3D計(jì)算結(jié)果的后處理 FLAC3D計(jì)算中的應(yīng)力場(chǎng)FLAC3D三維模型的快速構(gòu)建Sufer的三維出圖和數(shù)據(jù)導(dǎo)出目目錄錄CAD的前處理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出整理ppt63 Flac3d只能出云圖只能出云圖,不能出等值線(xiàn)圖不能出等值線(xiàn)圖.而工程中大多要而工程中大多要求出等值線(xiàn)圖求出等值線(xiàn)圖. Flac3d三維截剖面出圖效果不好三維截剖面出圖效果不好,不能截幾個(gè)剖面一不能截幾個(gè)剖面一起出圖起出圖 所以所以,有必要導(dǎo)出其計(jì)算的應(yīng)力位移信息有必要導(dǎo)出其計(jì)算的應(yīng)力位移信息,利用利用sufer或或tecplot出圖出圖. Sufer:優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):要求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單要求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以采用白化功能進(jìn)行局部區(qū)域的等值

47、線(xiàn)出圖可以采用白化功能進(jìn)行局部區(qū)域的等值線(xiàn)出圖.缺點(diǎn)缺點(diǎn):需要給定邊界需要給定邊界(bln文件文件),不能出三維等值線(xiàn)不能出三維等值線(xiàn).TECPLOT:優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):不需邊界不需邊界bln文件文件.可以出三維等值線(xiàn)圖可以出三維等值線(xiàn)圖.截剖面方便截剖面方便,可同時(shí)多剖面出圖可同時(shí)多剖面出圖缺點(diǎn)缺點(diǎn):數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不能隱藏部分單元出圖不能隱藏部分單元出圖. 整理ppt64DEFINE GetGPDispX P1_p=gp_head loop n (1,P_total) node_id=gp_id(p1_p) message(1)= string(gp_xpos(P1_p) message

48、(1)=message(1)+,+string(gp_ypos(P1_p) message(1)=message(1)+,+string(gp_xdisp(P1_p)*1000) message(1)=message(1)+,+string(gp_ydisp(P1_p)*1000) message(1)=message(1)+,+string(gp_zdisp(P1_p)*1000) status = write(message,1) P1_p=gp_next(P1_p) endloopENDGetGPDispX采用采用flacflac內(nèi)嵌的內(nèi)嵌的fishfish語(yǔ)言進(jìn)行所有節(jié)點(diǎn)的位移值提取語(yǔ)

49、言進(jìn)行所有節(jié)點(diǎn)的位移值提取整理ppt65def initializationIO_READ = 0IO_WRITE = 1IO_FISH = 0IO_ASCII = 1Sufer_dispX =string( Sufer_dispX.txt )array message(1)endinitializationstatus = open(Sufer_dispX,IO_WRITE,IO_ASCII) if status = 0 then GetGPDispX status = close ii = out(Successfully Write Data Into File + Sufer_disp

50、X)else ii=out(Open ! Status = + string(status)endif采用采用flacflac內(nèi)嵌的內(nèi)嵌的fishfish語(yǔ)言進(jìn)行所有節(jié)點(diǎn)的位移值提取語(yǔ)言進(jìn)行所有節(jié)點(diǎn)的位移值提取也可采用也可采用set log onset log on的方式記錄位移的方式記錄位移. .但是但是loglog文件中文件中也包含了其它信息也包含了其它信息. .建議采用文本通道加格式輸出的建議采用文本通道加格式輸出的方式方式, ,比較方便比較方便. .整理ppt66整理ppt67; originl by dynamaxsimwe, modified by HaitangHohai; 18/12/2006 by HaitangHohai; Modifications:; (1) adapted to all types of zones( brick,pyramid,wedge,tetra ); (2) adapted to ou