巖土工程數(shù)值分析方法

巖土工程數(shù)值分析方法第一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1有限元法

概述基本思路：將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)看成由有限個(gè)僅在結(jié)點(diǎn)處聯(lián)結(jié)的整體，首先對(duì)每一個(gè)單元分析其特性，建立相關(guān)物理量之間的相互聯(lián)系。然后，依據(jù)單元之間的聯(lián)系再將各單元組裝成整體，從而獲得整體特性方程，應(yīng)用方程相應(yīng)的解法，即可完成整個(gè)問題的分析分析過程：結(jié)構(gòu)離散化確定單元位移模式單元特性分析集成總體特性接方程求未知量第二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

概述工程界比較流行、被廣泛使用的大型有限元軟件：MSC(航空航天領(lǐng)域，是目前規(guī)模最大的有限元分析系統(tǒng))；Marc(非線性分析軟件)；Adina(可進(jìn)行結(jié)構(gòu)、流體、熱的耦合計(jì)算，具有隱式和顯式兩種時(shí)間積分算法，非線性運(yùn)算功能強(qiáng)大)；ANSYS（可進(jìn)行結(jié)構(gòu)、流體、熱、電磁場的計(jì)算，是有限元分析的通用軟件包）優(yōu)點(diǎn)：可分析幾何形狀及受荷條件復(fù)雜、非均質(zhì)的各種實(shí)際結(jié)構(gòu)；可在計(jì)算中模擬各種復(fù)雜的材料本構(gòu)關(guān)系、邊界條件等；前后處理技術(shù)先進(jìn)。第三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

有限單元法的理論基礎(chǔ)虛位移原理：受給定外力的變形體處于平衡狀態(tài)的充要條件是，對(duì)一切虛位移，外力所作總虛功恒等于內(nèi)力總虛功第四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日最小勢(shì)能原理定義1：外力從位移狀態(tài)退回到無位移的初始狀態(tài)時(shí)所作的功稱為外力勢(shì)能定義2：形變勢(shì)能和外力勢(shì)能的和稱為總勢(shì)能最小勢(shì)能原理：實(shí)際發(fā)生的位移總能使對(duì)應(yīng)l的勢(shì)能一階變分為零。推導(dǎo)出總勢(shì)能的二階變分為正，所以實(shí)際存在的位移使變形體的總勢(shì)能取極小值。第五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

有限元法的基本方程單元位移函數(shù)假設(shè)任意點(diǎn)的位移：第六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日單元位移函數(shù)：或：第七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日插值函數(shù)(形函數(shù))形函數(shù)特點(diǎn)：第八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日單元應(yīng)變矩陣單元應(yīng)變矩陣(幾何矩陣)：第九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日第十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日單元應(yīng)力矩陣單元應(yīng)力矩陣：第十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日單元?jiǎng)偠染仃噹r土體或結(jié)構(gòu)體發(fā)生虛位移，單元結(jié)點(diǎn)的虛位移為，相應(yīng)的虛應(yīng)變?yōu)?，則根據(jù)虛功原理有：單元?jiǎng)偠染仃嚕旱谑摚惨话俣摚?022年，8月28日總體剛度矩陣由于虛位移的任意性，等式兩邊與其相乘的矩陣相等，則：設(shè)結(jié)構(gòu)體剖分成n個(gè)單元，根據(jù)虛功有：總體剛度矩陣第十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日等參元分析平面任意四邊形單元結(jié)點(diǎn)位移矩陣：第十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日插值函數(shù)：第十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日幾何矩陣：第十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日單元?jiǎng)偠染仃嚕旱谑唔?，共一百二十六頁?022年，8月28日

模型范圍與邊界效應(yīng)模型范圍巖土工程涉及無限域或半無限域，但處理問題時(shí)只能對(duì)有限域進(jìn)行離散化模型范圍可取結(jié)構(gòu)體輪廓尺寸的3~4倍邊界效應(yīng)以小變形理論為基礎(chǔ)的有限元法中，力與變形的影響范圍是無限域，因此，設(shè)定有限域，并假定模型邊界的位移為零或?yàn)槭芰吔缇蜁?huì)帶來誤差，靠近邊界越近誤差越大，靠近邊界越遠(yuǎn)誤差越小第十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

初始地應(yīng)力場與釋放荷載初始地應(yīng)力場自然狀態(tài)的巖體處于一定的初始地應(yīng)力狀態(tài)，在結(jié)構(gòu)荷載作用下，巖體內(nèi)的應(yīng)力為荷載產(chǎn)生的應(yīng)力與初始地應(yīng)力之和釋放荷載由于初始地應(yīng)力的存在，開挖將導(dǎo)致部分巖體卸荷，通常采用沿開挖面作用著與地應(yīng)力等價(jià)的“開挖釋放荷載”第十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

施工建造過程的模擬開挖釋放荷載空單元第二十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日施工過程模擬第1步開挖第2步開挖第3步開挖空單元空單元空單元第二十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

節(jié)理及不連續(xù)面的模擬平面問題節(jié)理單元-GoodmanGoodman單元是無厚度4結(jié)點(diǎn)單元結(jié)點(diǎn)傳遞切向力與法向力節(jié)理應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系第二十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日節(jié)理單元本構(gòu)模型第二十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日節(jié)理單元?jiǎng)偠染仃?假定位移沿單元長度線性變化)第二十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日考慮嵌入的節(jié)理單元模擬(考慮轉(zhuǎn)動(dòng))第二十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日變厚度節(jié)理單元平面六結(jié)點(diǎn)變厚度節(jié)理單元相當(dāng)于四邊形等參元213456位移函數(shù)：形函數(shù):第二十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日具有一定厚度的單元可按四邊形等參元處理當(dāng)厚度很小時(shí)按等厚度或無厚度節(jié)理單元處理第二十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

多節(jié)理巖體的模擬等效連續(xù)體利用節(jié)理單元來模擬密集分布或隨機(jī)分布的節(jié)理與裂隙是不適宜的，會(huì)給離散化與計(jì)算帶來諸多困難與麻煩從總體上考慮節(jié)理裂隙對(duì)巖體的影響，將巖體視為等效的正交異性、各向異性或各向同性體，即等效連續(xù)體將巖體中的節(jié)理裂隙當(dāng)成存在于巖體材料內(nèi)的一種損傷，因如損傷力學(xué)的原理建立損傷模型來考慮節(jié)理裂隙的影響第二十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日層狀巖體均質(zhì)各向同性巖體受彝族節(jié)理(層理)切割形成層狀節(jié)理巖體，由于節(jié)理弱面的影響使巖體具有橫觀各向同性的特征，可按一般橫觀各向同性的連續(xù)體來建立有限元模型巖層走向與縱軸平行且該縱軸為一應(yīng)力主軸時(shí)第二十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日巖層走向與縱軸正交，計(jì)算平面平行于層面第三十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

巖體工程中的彈塑性問題非線性分析的基本方法分段線性增量法：將總荷載分成若干增量荷載增量與位移增量的關(guān)系：總位移：總荷載：第三十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日誤差修正方法一階自校正法：第三十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日牛頓迭代法：第三十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

有限元法的實(shí)現(xiàn)模型建立(范圍及參數(shù))前處理(模型剖分)形狀函數(shù)幾何矩陣本構(gòu)關(guān)系單元?jiǎng)偠染仃嚳傮w剛度矩陣單元結(jié)點(diǎn)位移結(jié)點(diǎn)位移列陣邊界條件結(jié)點(diǎn)位移列陣模型應(yīng)力與應(yīng)變場第三十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2邊界元法

概述邊界元法是同有限元法并行發(fā)展的另一類數(shù)值方法,該方法在巖石力學(xué)中的應(yīng)用自20世紀(jì)70年代以后有了較大的發(fā)展邊界元法通常只須在邊界上進(jìn)行離散化,因而具有數(shù)據(jù)處理工作量小、占內(nèi)存小、速度快等優(yōu)點(diǎn)，但在處理多介質(zhì)問題、復(fù)雜的非線性問題時(shí)效率低第三十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日邊界元法有兩種直接法：直接建立關(guān)于邊界未知量的積分方程，通過離散化求得邊界未知量，并進(jìn)而求域內(nèi)任一點(diǎn)的場函數(shù)值間接法：設(shè)定一個(gè)在域內(nèi)滿足支配方程但包含若干未知系數(shù)的解，在邊界上強(qiáng)迫其滿足邊界條件，求得該系數(shù)，進(jìn)而求得邊界上及域內(nèi)各點(diǎn)的場函數(shù)值邊界元第三十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

直接邊界元法基本方程相同結(jié)構(gòu)第一狀態(tài)下體積力、邊界力與位移場：相同結(jié)構(gòu)第二狀態(tài)下體積力、邊界力與位移場：由功的互等定理：第三十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日外域外域第一種情況第一種情況單位力單位力il方向第一種情況外力：在無限域上i點(diǎn)，沿l方向施加單位集中力內(nèi)力：在輪廓線上，k方向的應(yīng)力位移：在內(nèi)及上，任一點(diǎn)在k方向的位移第二種情況體力：在無限域上沿k方向有分布體力表面荷載：在輪廓線上，沿k方向荷載位移：在內(nèi)及上，任一點(diǎn)在k方向的位移第三十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日由功的互等定理：第三十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日當(dāng)不考慮體力時(shí)：第四十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日將邊界離散成n個(gè)線段單元并假設(shè)與沿邊界均勻分布：第四十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日直接邊界元法邊界支配方程：邊界應(yīng)力影響系數(shù)矩陣：邊界位移影響系數(shù)矩陣：第四十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

間接邊界元法基本方程(不連續(xù)應(yīng)力法)外域j內(nèi)域作用在微段ds上的荷載為：曲線上所有荷載在j點(diǎn)產(chǎn)生的位移：曲線上所有荷載在j點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力：第四十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日將邊界離散成n個(gè)線段單元并假設(shè)在單元內(nèi)均勻分布：曲線上所有荷載在j點(diǎn)產(chǎn)生的位移：曲線上所有荷載在j點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力：第四十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日間接邊界元法邊界支配方程：第四十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日邊界元法求解平面問題的步驟模型建立(范圍及參數(shù))將邊界劃分成單元將原巖應(yīng)力反作用在單元上利用基本方程求解邊界單元上的作用力與位移利用開爾文基本解與功的互等定理求解內(nèi)部點(diǎn)的應(yīng)力與位移第四十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3有限差分法

有限差分法概述有限差分方法是將所有研究區(qū)域內(nèi)的基本控制微分物理方程與邊界條件近似差分方程表示，而將求解微分方程的問題變成在研究區(qū)域內(nèi)特殊點(diǎn)上求解代數(shù)方程的問題，這些變量沒有在單元內(nèi)部定義。相比而言，有限元方法有一個(gè)重要的前提：應(yīng)力和位移場變量應(yīng)由參數(shù)控制的特征函數(shù)，以指定的模式在每一個(gè)單元內(nèi)部變化。因此，有限元方法經(jīng)常將單元矩陣合并為一個(gè)大的總剛度矩陣，然而，有限差分法卻不這樣作，而是有效地在每一步重新生成有限差分方程。第四十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日FLAC概述FLAC是快速拉格郎日差分分析（FastLagrangianAnalysisofContinua）的簡寫。這種算法可以準(zhǔn)確地模擬材料的屈服、塑性流動(dòng)、軟化直至大變形，尤其在材料的彈塑性分析、大變形分析以及模擬施工過程等領(lǐng)域有其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)。FLAC采用快速拉格朗日元法，基于顯式差分來獲得模型的全部運(yùn)動(dòng)方程的時(shí)間步長解。程序?qū)⒂?jì)算模型劃分為若干個(gè)不同形狀的三維單元，單元之間用節(jié)點(diǎn)相互連接。第四十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日對(duì)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)施加荷載之后，該節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程可以寫成時(shí)間步長的有限差分形式。對(duì)某一個(gè)微小的時(shí)間內(nèi)，作用于該點(diǎn)的荷載只對(duì)周圍的若干節(jié)點(diǎn)有影響。根據(jù)單元節(jié)點(diǎn)的速度變化和時(shí)間，程序可以求出單元之間的相對(duì)位移，進(jìn)而可以求出單元應(yīng)變；根據(jù)單元材料的本構(gòu)方程可以求出單元應(yīng)力。隨著時(shí)間的推移，這一過程將擴(kuò)展到整個(gè)計(jì)算范圍，直到邊界。這樣呈現(xiàn)可以追蹤模型從漸進(jìn)破壞直至整個(gè)破壞的全過程。第四十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

平衡方程（運(yùn)動(dòng)方程）

應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系（本構(gòu)關(guān)系）新的應(yīng)力或力新的速率和位移初始化平衡

平衡判斷mechanicatio<precision）

終止該部分計(jì)算YesNo

圖FLAC基本顯式計(jì)算循環(huán)

左圖中表明了FLAC所包含的一般計(jì)算過程。這個(gè)過程首先調(diào)用運(yùn)動(dòng)方程從應(yīng)力和外力導(dǎo)出了新的速度和位移，據(jù)速度導(dǎo)出應(yīng)變速率，再由應(yīng)變速率導(dǎo)出新的應(yīng)力。對(duì)應(yīng)于循環(huán)圈的每一個(gè)時(shí)步,值得注意的是，圖中的每一個(gè)方框都根據(jù)已知值更新了網(wǎng)格變量，而這些已知值在方框內(nèi)部操作時(shí)是保持恒定的。第五十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

差分公式有限差分離散化基礎(chǔ)：以增量之比倒替連續(xù)導(dǎo)數(shù)第五十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日有限差分網(wǎng)格第五十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日連續(xù)函數(shù)的泰勒展開以0點(diǎn)為x，y坐標(biāo)原點(diǎn)：第五十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日略去高階微量：同理：第五十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日差分公式(一階二階)：第五十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日差分公式(三階四階)：第五十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日應(yīng)力函數(shù)的差分解利用差分公式：第五十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日FLAC特點(diǎn)FLAC適用于多種材料模式與邊界條件的非規(guī)則區(qū)域的連續(xù)問題求解；在求解過程中，F(xiàn)LAC采用了離散元的動(dòng)態(tài)松馳法，不需要求解大型聯(lián)立方程組（剛度矩陣）；FLAC不但可以對(duì)連續(xù)介質(zhì)進(jìn)行大變形分析，而且能模擬巖體沿某一軟弱面產(chǎn)生的滑動(dòng)變形；FLAC還能在同一計(jì)算模型中針對(duì)不同的材料特性，使用相應(yīng)的本構(gòu)方程來比較真實(shí)地反映實(shí)際材料的動(dòng)態(tài)行為，程序采用人機(jī)交互式的批命令形式執(zhí)行；第五十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日FLAC優(yōu)點(diǎn)對(duì)模擬塑性破壞和塑性流動(dòng)采用的是“混合離散法“。這種方法比有限元法中通常采用的“離散集成法“更為準(zhǔn)確、合理；即使模擬的系統(tǒng)是靜態(tài)的，仍采用了動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)方程，這使得FLAC3D在模擬物理上的不穩(wěn)定過程不存在數(shù)值上的障礙；采用了一個(gè)“顯式解”方案。因此，顯式解方案對(duì)非線性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的求解所花費(fèi)的時(shí)間，幾互與線性本構(gòu)關(guān)系相同，而隱式求解方案將會(huì)花費(fèi)較長的時(shí)間求解非線性問題,沒有必要存儲(chǔ)剛度矩陣。

第五十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日FLAC缺點(diǎn)對(duì)于線性問題的求解，F(xiàn)LAC3D比有限元程序運(yùn)行得要慢；用FLAC3D求解時(shí)間取決于最長的自然周期和最短的自然周期之比。但某些問題對(duì)模型是無效的。第六十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日FLAC3D幾何模型單元類型塊體單元網(wǎng)格(Brick)例如一長為8m，寬為6m，高為8m的長方體，建模：genzonebrickp0(0,0,0)&p1(6,0,0)p2(0,8,0)p3(0,0,8)&size688第六十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日退化的塊體單元網(wǎng)格(Dbrick)genzonedbrickp0(0,0,0)&p1(10,0,0)p2(0,10,0)&p3(0,0,8)size558第六十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日楔形單元網(wǎng)格(Wedge)genzonewedgep0(0,0,0)&p1(5,0,0)p2(0,6,0)&p3(0,0,3)size10126第六十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日棱錐體單元網(wǎng)格(Pyramid)genzonepyramidp0(0,0,0)&p1(10,0,0)p2(0,8,0)&p3(0,0,6)size1086第六十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日四面體單元網(wǎng)格(Tetrahedron)genzonepyramidp0(0,0,0)&p1(10,0,0)p2(0,8,0)&p3(0,0,6)size1086第六十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日?qǐng)A柱體單元網(wǎng)格(Cylinder)genzonecylp0000&p1100p2040&p3001size446

第六十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日放射狀塊體單元網(wǎng)格(Radbrick)genzoneradbrick

p0(0,0,0)&p1(10,0,0)p2(0,10,0)&p3(0,0,10)size3,5,5,7&ratio1,1,1,1.5dim142第六十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日放射狀矩形隧洞網(wǎng)格(Radtunnel)genzoneradbrickp0(0,0,0)&p1(10,0,0)p2(0,10,0)&p3(0,0,10)size3,5,10,7&ratio1,1,1,1.5dim2121fill第六十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日放射狀圓柱形隧洞網(wǎng)格(Radcylinder)

genzoneradcylp0(0,0,0)&p1(10,0,0)p2(0,20,0)&p3(0,0,12)size510612&dim2121第六十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日?qǐng)A柱形殼體單元網(wǎng)格(Cshell)genzoncshellp0000&p16.000p20100&p3005.0size31083&dim5.64.65.64.6第七十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日?qǐng)A柱形交叉形隧洞單元網(wǎng)格(Cylint)genzoncylintp0000&p17.500p207.50&p3004.75dim2222222&size66666ratio1111

第七十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日矩形交叉形隧洞單元網(wǎng)格(Tunint)genzontunintp0000&p17.500p207.50&p3004.75dim2222222&size66666ratio1111

第七十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日一建模例子genzoneradcylp00,0,0p1100,0,0p20,200,0p30,0,100size510612dim4444ratio1111.2genzoneradtunp00,0,0p10,0,-100p20,200,0p3100,0,0size510512dim4444ratio1111.2genzonereflectdip90dd90第七十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日FLAC3D邊界條件和初始條件在邊界區(qū)域可以指定速度（位移）邊界條件或應(yīng)力（力）邊界條件；也可以給出初始應(yīng)力條件，包括重力荷載以及地下水位線。所有的條件都充許指定變化梯度。

第七十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

FLAC3D本構(gòu)模型開挖模型null3個(gè)彈性模型：各向同性彈性；橫觀各向同性彈性；正交各向同性彈性。7個(gè)塑性模型：Drucker-PragerMode德魯克—普拉格模型；Morh-CoulombMode摩爾—庫侖模型；Strain－Hardening/SofteningModel應(yīng)變硬化/軟化模型；Ubiquitous－JointModel遍布節(jié)理模型；BilinearStrain－Hardening/SofteningModel雙線性應(yīng)變硬化/軟化模型；ModifiedCam－ClayModel修正劍橋模型；Double－YieldModel胡克布朗模型。第七十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日模型材料特性實(shí)際應(yīng)用空模形空孔洞，挖開，后續(xù)施工材料（如回填）各向同性彈性模型均勻各向同性的線性本構(gòu)關(guān)系低于強(qiáng)度極限的人工材料（如鋼筋）；安全系數(shù)計(jì)算正交各向同性彈性正交各向同性材料不超過強(qiáng)度極限的柱狀巖體橫觀各向同性彈性橫觀各向同性彈性（即板巖）不超過強(qiáng)度極限的層壓材料德魯克—普拉格模型極限分析，低摩擦角的軟粘土與隱式有限元程序相比的常用模型摩爾—庫侖模型松散或膠結(jié)的粒狀材料：土，巖石，混凝土巖土力學(xué)通常用的模型（邊坡穩(wěn)定性分析，地下開挖）應(yīng)變硬化/軟化摩爾—庫侖模型存在非線性硬化或軟化的粒狀材料破壞后研究（失穩(wěn)過程，立柱屈服，頂板崩落）遍布解理模型具有強(qiáng)度各向異性的層狀材料（即板巖）松散沉積地層中的開挖雙線性應(yīng)變硬化/軟化遍布解理模型具有非線性材料硬化或軟化的層狀材料層狀材料破壞后研究雙屈服面塑性模型輕膠結(jié)的粒狀材料，在壓力作用下導(dǎo)致永久體積減小修正劍橋模型變形和抗剪強(qiáng)度是體變的函數(shù)粘土胡克—布朗模型各向同性的巖石材料巖石第七十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

FLAC3D本構(gòu)模型一例子genzonecylp0000p1100p2020p3001size454genzonereflectnorm1,0,0genzonereflectnorm0,0,1modelmohrpropbulk1.19e10shear1.1e10propcoh2.72e5fric44ten2e5fixxyzrangey-.1.1fixxyzrangey1.92.1iniyvel1e-7rangey-.1.1iniyvel-1e-7rangey1.92.1histgpydisp0,0,0histzonesyy0,1,0histzonesyy1,1,0step3000第七十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日蠕變模型經(jīng)典的粘彈性模型，是Maxwell體的經(jīng)典表達(dá)式；二分量冪定律，可用于采礦業(yè)；用于核廢料隔離研究的參考蠕變公式（WIPP模型），一般用于研究鹽礦中核廢料的地下儲(chǔ)藏的有關(guān)熱力學(xué)分析，也適合于軟土的變形特性分析；伯格（Burger）蠕變模型和摩爾－庫倫模型合成的伯格蠕變粘塑性模型，它是在經(jīng)典的粘彈性模型的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而成的，它包括一個(gè)開爾文體和一個(gè)摩爾－庫倫體；WIPP模型和德魯克－普拉格（Drucker-Prager）模型合成的WIPP蠕變粘塑性模型，它是WIPP模型的變化形式，包括一個(gè)德魯克－普拉格（Drucker-Prager）塑性體；巖鹽的本構(gòu)模型，它也是WIPP模型的變化形式，它包括體積和偏量壓實(shí)特性。第七十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

FLAC3D結(jié)構(gòu)單元FLAC3D可以模擬4種結(jié)構(gòu)單元（梁、錨索、樁及板殼單元）FLAC3D可以模擬任意形狀、任意特性的結(jié)構(gòu)體與巖土體的相互作用，以及力作用在結(jié)構(gòu)體上或巖土體時(shí)，結(jié)構(gòu)體和巖土體的力學(xué)反應(yīng)。結(jié)構(gòu)單元力學(xué)性態(tài)的計(jì)算模擬可以通過幾何大變形和小變形兩種計(jì)算模式計(jì)算，而且還設(shè)置動(dòng)力狀態(tài)來模擬結(jié)構(gòu)與巖土體的動(dòng)力反應(yīng)。第七十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日梁單元需輸入的參數(shù)density：density（梁單元的密度）,ρ

Emod：Young’smodulus（彈性模量）,E

nu：Poisson’sratio（泊松比）,ν

pmoment：plasticmomentcapacity（塑性矩）,MP

thexp：thermalexpansioncoefficient（熱膨脹系數(shù)）xcarea：cross-sectionalarea（橫截面積）,Axciy：secondmomentwithrespecttobeamSELy-axis（截面對(duì)Y軸的慣性矩）,Iy

xciz：secondmomentwithrespecttobeamSELz-axis（截面對(duì)Z軸的慣性矩）,Iz

xcj：polarmomentofinertia（極慣性矩）,J

第八十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日梁單元的命令輸入形式SELbeam（定義梁單元）SELbeamsel（定義梁單元條件）可能的梁單元與已有的梁單元的連接是通過id命令以及id的值來確定梁單元的命令一例子

selbeamid=1begin=(0,0,0)end=(3,0,0)nseg=3selbeamid=1begin=(3,0,0)end=(6,0,0)nseg=4selbeamid=1begin=(6,0,0)end=(9,0,0)nseg=3selbeamid=1propemod=2e11nu=0.30&

xcarea=6e-3xcj=0.0xciy=200e-6xciz=200e-6第八十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日selbeamselnodesnd1nd2selbeambeginx,y,zendx,y,zselbeamkeywordapplykeywordydistvaluezdistvaluepropertykeywordvalue(1)densityvalue(2)emodvalue(3)nuvalue(4)pmomentvalue(5)thexpvalue(6)xcareavalue(7)xciyvalue(8)xcizvalue(9)xcjvalue第八十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日錨桿單元需輸入的參數(shù)density：density（錨桿密度）,ρ

Emod：Young’smodulus（彈性模量）,E

gr_coh：groutcohesivestrength（水泥漿的粘聚力）,cg

gr_fric：groutfrictionangle（水泥漿的內(nèi)摩擦角）,Φg

gr_k：groutstiffness（水泥漿的剛度）,kg

gr_per：groutexposedperimeter（錨桿的外周長）,pg

xcarea：cross-sectionalarea（錨桿的橫截面積）,A

ycompression：compressiveyieldstrength（錨桿的抗壓屈服強(qiáng)度）,Fc

ytension：tensileyieldstrength（錨桿的拉伸屈服強(qiáng)度）,Ft

第八十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日錨桿單元的命令輸入形式SELcable（定義錨桿單元）SELcablesel（定義錨桿單元條件）可能的錨桿單元與已有的錨桿單元的連接是通過id命令以及id的值來確定錨桿單元的命令一例子

selcableid=1begin=(0.1,0.5,0.1)end=(11.9,0.5,0.1)&nseg=13selcablepropxcarea=2e-3emod=200e9yTens=1e20&gr_k=1e10gr_coh=1e20selcablepropgr_per=0.314gr_fric=25第八十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日selkeywordcableselnodel_idnode2_idcablebeginx1,y1,z1endx2,y2,z2pretensionvaluepropertykeyword(1)densityvalue(2)emodevalue(3)xcareavalue(4)gr_cohvalue(5)gr_fricvalue(6)gr_kvalue(7)gr_pervalue(8)ycompressionvalue(9)ytensionvalue第八十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日樁單元需輸入的參數(shù)density：density（樁單元的密度）,ρEmod：Young’smodulus（彈性模量）,Enu：Poisson’sratio（泊松比）,ν

pmoment：plasticmomentcapacity（塑性矩）,MP(可選的—除非特別說明，假設(shè)力矩承載力是足夠大的)thexp：thermalexpansioncoefficient（熱膨脹系數(shù)）

xcarea：cross-sectionalarea（樁的橫截面積）,A

perimeter：exposedperimeter（樁的外周長）,pxciy：secondmomentwithrespecttobeamSELy-axis（截面對(duì)Y軸的慣性矩）,Iy

xciz：secondmomentwithrespecttobeamSELz-axis（截面對(duì)Z軸的慣性矩）,Izxcj：polarmomentofinertia（極慣性矩）,J第八十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日cs_scoh：shearcouplingspringcohesionperunitlength（切向耦合彈簧粘聚強(qiáng)度）cs_sfric：shearcouplingspringfrictionangle（切向耦合彈簧內(nèi)摩擦角）,φs

cs_sk：shearcouplingspringstiffnessperunitlength（切向耦合彈簧剛度）,kscs_ncoh：normalcouplingspringcohesionperunitlength（法向耦合彈簧粘聚強(qiáng)度）,cn

cs_nfric：normalcouplingspringfrictionangle（法向耦合彈簧內(nèi)摩擦角）,φn

cs_ngap：normalcouplingspringgap-useflag（樁和土交界面之間的法向間隔）,g

cs_nk：normalcouplingspringstiffnessperunitlength（法向耦合彈簧剛度）,kn

第八十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日selpileselnodesnd1nd2selpilebeginx,y,zendx,y,zselpilekeywordapplykeywordydistzdistpropertykeyword(1)densityvalue(2)emodvalue(3)nuvalue(4)pmomentvalue(5)thexpvalue(6)xcareavalue(7)perimetervalue(8)xciyvalue(9)xcizvalue(10)xcjvalue(11)cs_scohvalue(12)cs_sfricvalue(13)cs_skvalue(14)cs_ncohvalue(15)cs_nfricvalue(16)cs_nkvalue(17)cs_ngapon/off第八十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日殼單元需輸入的參數(shù)density：density（殼單元的密度）,ρisotropic：isotropicmaterialproperties:Eandν

和orthotropic：orthotropicmaterialproperties(正交各向異性材料的參數(shù))thexp：thermal-expansioncoefficient(熱膨脹系數(shù))thickness：thickness(厚度),t

第八十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日土工格柵單元需輸入的參數(shù)density：density（樁單元的密度）,ρisotropic：isotropicmaterialproperties:Eandν

和orthotropic：orthotropicmaterialproperties(正交各向異性材料的參數(shù))thexp：thermal-expansioncoefficient(熱膨脹系數(shù))thickness：thickness(厚度),t

cs_scoh：couplingspringcohesion(stressunits)(連接彈簧的粘聚力),c

cs_sfric：couplingspringfrictionangle(連接彈簧的線的摩擦角)φ

cs_sk：couplingspringstiffnessperunitarea(連接彈簧的每單位面積剛度),k

slide：large-strainslidingflag(default:off)(大應(yīng)變滑移標(biāo)記,默認(rèn)為關(guān))slidetol：large-strainslidingtolerance(容許的大應(yīng)變滑移值)第九十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日selgeogridselnodesnd1nd2nd3selgeogridbeginx,y,zendx,y,zselgeogridkeywordapplypressurepropertykeyword(1)densityvalue(2a)isotropicvalue(2b)orthotropicvalue(3)thexpvalue(4)thicknessvaluecs_scohvaluecs_sfricvaluecs_skvalueslideon/offslide_tolvalue第九十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日襯砌單元需輸入的參數(shù)density：density（樁單元的密度）,ρisotropic：isotropicmaterialproperties:Eandν

和orthotropic：orthotropicmaterialproperties(正交各向異性材料的參數(shù))thexp：thermal-expansioncoefficient(熱膨脹系數(shù))thickness：thickness(厚度),t

cs_ncut：normalcouplingspringtensilestrength(法向連接彈簧的拉伸強(qiáng)度)cs_nk：normalcouplingspringstiffnessperunitarea(法向連接彈簧單位面積上剛度)cs_scoh：shearcouplingspringcohesion(stressunits)(切向連接彈簧的粘聚力:應(yīng)力單位),c

cs_scohres：shearcouplingspringresidualcohesion(stressunits)(切向連接彈簧的殘余應(yīng)力),cr

cs_sfric：shearcouplingspringfrictionangle(切向連接彈簧的摩擦角),φ

cs_sk：shearcouplingspringstiffnessperunitarea(切向連接彈簧每單位面積的剛度),ksslide：large-strainslidingflag(default:off)(大應(yīng)變滑移標(biāo)記,默認(rèn)為關(guān))

slidetol：large-strainslidingtolerance(容許的大應(yīng)變滑移值)第九十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日sellinerselnodesnd1nd2nd3sellinerkeywordapplypressurepropertykeyword(1)densityvalue(2a)isotropicvalues(2b)orthotropicvalues(3)thexpvalue(4)thicknessvaluecs_ncutvaluecs_nkvaluecs_scohvaluecs_scohresvaluecs_sfricvaluecs_skvalueslideon/offslide_tolvalue第九十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

FLAC3D計(jì)算步驟與大多數(shù)程序采用數(shù)據(jù)輸入方式不同，F(xiàn)LAC采用的是命令驅(qū)動(dòng)方式。命令字控制著程序的運(yùn)行。在必要時(shí)，尤其是繪圖，還可以啟動(dòng)FLAC用戶交互式圖形界面。為了建立FLAC計(jì)算模型，必須進(jìn)行以下三個(gè)方面的工作：

⑴有限差分網(wǎng)格

⑵本構(gòu)特性與材料性質(zhì)

⑶邊界條件與初始條件完成上述工作后，可以獲得模型的初始平衡狀態(tài)，也就是模擬開挖前的原巖應(yīng)力狀態(tài)。然后，進(jìn)行工程開挖或改變邊界條件來進(jìn)行工程的響應(yīng)分析。

第九十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日4離散單元法

概述離散單元法是20世紀(jì)70年代初興起的一種數(shù)值計(jì)算方法，適合節(jié)理巖體的應(yīng)力分析離散元法也將模型劃分成剛性單元，單元之間可以相互疊合，也可以相互分離單元之間相互作用的力可以根據(jù)力和位移的關(guān)系求出，而個(gè)別單元的運(yùn)動(dòng)法則完全根據(jù)該單元所受的不平衡力與不平衡力矩的大小按牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定單元之間不需滿足變形協(xié)調(diào)方程第九十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

離散單元法的基本方程物理方程-力和位移的關(guān)系第九十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日運(yùn)動(dòng)方程-牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律MF合力：合力矩：加速度：角加速度：加速度、速度、位移關(guān)系：第九十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

離散單元法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)力和位移的計(jì)算循環(huán)力-位移關(guān)系運(yùn)動(dòng)方程力邊界條件位移邊界條件力位移第九十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日已知力求位移考慮阻尼的運(yùn)動(dòng)方程：對(duì)運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行一階中心差分：第九十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日由上式可求得時(shí)刻的速度與角速度：第一百頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日則從到時(shí)刻的線位移與角位移增量為：則時(shí)刻的線位移與角位移為：第一百零一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日已知位移求力進(jìn)行坐標(biāo)變換得接觸點(diǎn)處法向與切向位移增量：第一百零二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日則接觸點(diǎn)上的作用力為：法向力切向力法向阻尼力切向阻尼力將接觸點(diǎn)上的作用力轉(zhuǎn)化到形心上：第一百零三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日所有接觸點(diǎn)上的作用力轉(zhuǎn)化到形心上：第一百零四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

UDEC簡介通用離散元程序（UDEC）是一個(gè)處理不連續(xù)介質(zhì)的二維離散元程序，非連續(xù)介質(zhì)是通過離散的塊體集合體加以表示，可模擬非連續(xù)介質(zhì)承受靜載或動(dòng)載作用下的響應(yīng)。不連續(xù)面處理為塊體間的邊界面，允許塊體沿不連續(xù)面發(fā)生較大位移和轉(zhuǎn)動(dòng)。塊體可以是剛體或變形體。變形塊體被劃分成有限個(gè)單元網(wǎng)格，且每一單元根據(jù)給定的“應(yīng)力－應(yīng)變”準(zhǔn)則，表現(xiàn)為線性或非線性特性。不連續(xù)面發(fā)生法向和切向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也由線性或非線性“力－位移”的關(guān)系控制。允許離散塊體發(fā)生有限的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)，包括完全脫離，在計(jì)算過程中，自動(dòng)識(shí)別新的接觸面。

第一百零五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC特性UDEC開發(fā)了人工或自動(dòng)節(jié)理生成器，用以模擬產(chǎn)生巖體中一組或多組不連續(xù)面。地質(zhì)圖上所顯示的節(jié)理為直線段，節(jié)理的幾何粗糙度也可以通過節(jié)理材料模型加以表征。UDEC的基本公式假設(shè)為二維平面應(yīng)變模型。對(duì)于動(dòng)態(tài)計(jì)算，用戶指定的速度或應(yīng)力波可作為外部的邊界條件或者內(nèi)部激勵(lì)直接輸入到模型中。在靜態(tài)分析中，包括了應(yīng)力（力）和固定位移（速度為零）兩種邊界條件。UDEC還能夠模擬通過模型中的孔隙和不連續(xù)面的流體流動(dòng)。流體被處理為平行板的粘性流。程序中的結(jié)構(gòu)單元可用于模擬巖體加固和工程表面支護(hù)。加固包括端部錨固、全長錨索和錨桿。表面支護(hù)模擬諸如噴射混凝土、混凝土襯砌和其他形式的隧道支護(hù)。

第一百零六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC應(yīng)用領(lǐng)域UDEC常用于采礦工程，已經(jīng)進(jìn)行了深部地下采礦洞室的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)分析。洞室圍巖破壞誘發(fā)的斷裂、滑移是用UDEC分析研究的實(shí)例之一。UDEC還應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)和深部高輻射廢料的儲(chǔ)存研究領(lǐng)域。通過應(yīng)用熱模型，UDEC已經(jīng)應(yīng)用于模擬與核廢料相關(guān)的熱荷載效應(yīng)。UDEC最初是為節(jié)理巖石邊坡的穩(wěn)定性分析開發(fā)的。對(duì)于塊體不連續(xù)公式和運(yùn)動(dòng)方程（包括慣性項(xiàng)）采用顯式時(shí)間步求解方法，便于塊狀巖體邊坡的漸進(jìn)破壞分析和大變形運(yùn)動(dòng)研究。UDEC程序?qū)τ谀M顆粒流動(dòng)或動(dòng)態(tài)分析火山噴發(fā)是不適宜的。對(duì)于該類研究，可以采用PFC2D程序。第一百零七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日?qǐng)DUDEC模型的例子第一百零八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC模型：初始?jí)K體的劃分UDEC模型首先生成整個(gè)計(jì)算范圍的單一塊體。然后，通過用地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和工程結(jié)構(gòu)作為邊界，切割該塊體成小的塊體來考慮模型特征。模型的所有塊體都是通過塊體質(zhì)心和角點(diǎn)的坐標(biāo)（x和y）確定。塊體接觸面以及變形塊體的節(jié)點(diǎn)也通過他們的坐標(biāo)位置確定。產(chǎn)生模型包括由端點(diǎn)坐標(biāo)（x，y坐標(biāo)）所定義的線段（splits）切割模型塊體。例子

block(0,0)(0,10)(10,10)(10,0)；順時(shí)針

Crack(0,5)(10,5)

plotholdblocknumcontnumdnum第一百零九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC模型：初始?jí)K體的劃分1Blockx1,y1x2,y2x3,y3；在此，（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3）…

是定義塊體角點(diǎn)的坐標(biāo)對(duì)。角點(diǎn)必須按順時(shí)針方向排列。roundd；在此，d是圓角距離（缺省值是d=0.5）。模型中的所有圓角長度都是相同的。其目的在于避免塊體懸掛在有棱角的節(jié)點(diǎn)上。由于塊體懸掛引起應(yīng)力集中。對(duì)于變形塊體，最大圓角長度應(yīng)當(dāng)不超過塊體平均棱長的1％。生成地質(zhì)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主要命令如下：Crack和Jset，Crack命令用于產(chǎn)生塊體中單一直線特征的裂縫。裂縫由端點(diǎn)坐標(biāo)（x1，y1）和（x2，y2）所確定。Jset命令則是自動(dòng)節(jié)理組生成器。根據(jù)所給定的特征參數(shù)（即傾角、跡長、巖橋長度、間距和空間位置）產(chǎn)生一組裂縫。注意：UDEC需要連續(xù)斷裂，剛性塊體在計(jì)算過程中，或變形塊體在單元?jiǎng)澐謺r(shí)，沒有連接形成完整塊體的裂縫將被刪除。

第一百一十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC模型：初始?jí)K體的劃分2例子1round0.1block(0,0)(0,10)(10,10)(10,0)Crack(0,5)(10,5)crack2.5,105.0,7.5crack5.0,7.57.5,10Plotblocknumdeleterange4.5,5.58,10

；4.5<x<5.5和8<y<10的范圍必須包含被刪除塊體的形心。例子2

newround0.01block(0,0)(0,20)(20,20)(20,0)jset(45,0)(5,0.5)(0.5,0)(2,0)；傾角逆時(shí)針為正

jset(-10,0)(5,0.5)(0.2,0)(1.5,0)第一百一十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC模型：初始?jí)K體的劃分3通過切割UDEC塊體形成工程結(jié)構(gòu)形狀，這須在進(jìn)行工程開挖前實(shí)施。通常采用三個(gè)命令來產(chǎn)生形狀：crack、tunnel（圓形形狀。該圓由用戶指定的裂縫段數(shù)構(gòu)成）、arc（由用戶指定的角度，產(chǎn)生弧形斷裂模型

）例1NewRound0.1Block-10,-10-10,1010,1010,-10Tunn0,0216；圓形隧道的圓形坐標(biāo)（0,0）、半徑為2和劃分成16個(gè)裂縫段。

Crack-5,105,-10deleterange-1,1-1,1Ploholdblocknum注意：TUNNEL命令不能產(chǎn)生獨(dú)立的塊體。通過引入CRACK命令，連接隧道裂縫延伸到模型外邊界從而形成連續(xù)的裂縫。第一百一十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC模型：初始?jí)K體的劃分3例2（一條斷層切割一個(gè)馬蹄形隧道）

NewRound0.1Block-10,-10-10,1510,1510,-10arc0,52,51808；隧道頂弧的圓心在（0，

5），起始點(diǎn)在（2，5）和180度的圓心角，逆時(shí)針畫圓，劃分成8段。

Crack-2,0-2,5Crack-2,02,0Crack2,02,5Crack-5,155,-10第一百一十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC模型：材料模型塊體模型缺省為所有的塊體皆為剛體。在多數(shù)分析中，塊體應(yīng)為變形體。塊體的變形特征通過以下命令定義：genedgev和genquadv。命令GENedgev將作用于任意形狀的塊體。其v值定義三角形單元的最大邊長，具有大的邊長比值的塊體并不能產(chǎn)生單元，其極限的比重近似為1:10。

采用命令GENquadv，指定模型為塑性材料模型的單元。

第一百一十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC模型：材料模型塊體模型缺省為所有的塊體皆為剛體。在多數(shù)分析中，塊體應(yīng)為變形體。塊體的變形特征通過以下命令定義：genedgev和genquadv。命令GENedgev將作用于任意形狀的塊體。其v值定義三角形單元的最大邊長，具有大的邊長比值的塊體并不能產(chǎn)生單元，其極限的比重近似為1:10。

采用命令GENquadv，指定模型為塑性材料模型的單元。第一百一十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC模型：材料模型塊體模型開挖模型（null）（CHANGEcons=0或ZONEmodelnull）；Cons=0意味著模型塊體材料被移出或開挖。

各向同性彈性模型（CHANGEcons=1或ZONEmodelelastic）；缺省值為所有變形體則自動(dòng)改變?yōu)閏ons=1。Drucker-Prager塑性模型（CHANGEcons=6）；Mohr-Coulomb塑性模型（CHANGEcons=3或ZONEmodelmohr）；堆砌節(jié)理模型（ZONEmodelubiquitous）；應(yīng)變軟化/硬化模型（ZONEmodelss）；雙屈服模型（ZONEmodeldy）。第一百一十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日模型代表性材料應(yīng)用實(shí)例開挖模型空洞鉆孔、開挖、待回填的空區(qū)等彈性模型

均質(zhì)、各向同性、連續(xù)、線性荷載低于極限強(qiáng)度的人造材料（即鋼鐵），安全系數(shù)計(jì)算D－P塑性模型低摩擦角軟粘土，應(yīng)用范圍有限

與有限元程序比較的通用模型M－C塑性模型松散和粘結(jié)顆粒材料，土、巖石和混凝土

一般土或巖石力學(xué)問題（即邊坡穩(wěn)定性和地下開挖）應(yīng)變軟化/硬化M－C模型具有明顯的非線性硬化或軟化的顆粒材料

峰后效應(yīng)研究（即漸進(jìn)坍塌，礦柱屈服，地下塌陷）堆砌節(jié)理模型材料強(qiáng)度具有顯著各向異性的薄層狀材料

封閉的層狀地層中開挖雙屈服模型

壓力引起孔隙永久性減小的低粘結(jié)性的顆粒材料

水力裝置充填表UDEC塊體本構(gòu)模型第一百一十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC模型：材料模型塊體模型PROPERTYmat命令給塊體賦予材料參數(shù)值。注意性質(zhì)參數(shù)不要賦給特定的塊體，而是賦給材料號(hào)。材料參數(shù)可以賦值給多達(dá)50種材料號(hào)。材料號(hào)再賦給具有CHANGEmat命令的塊體。對(duì)于彈性模型，需要的性質(zhì)為：密度；體積模量；剪切模量。對(duì)于摩爾－庫侖塑性模型，需要的性質(zhì)為：密度；體積模量；剪切模量；內(nèi)摩擦角；粘聚力；剪脹角；；抗拉強(qiáng)度。第一百一十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC模型：材料模型節(jié)理模型點(diǎn)接觸－庫侖滑移（CHANGEjcons=1或JOINTmodelpoint）；節(jié)理面接觸－庫侖滑移（CHANGEjcons=2或JOINTmodelarea）；節(jié)理面接觸－具有殘余強(qiáng)度庫侖滑移（CHANGEjcons=5或JOINTmodelresidual）；連續(xù)屈服（CHANGEjcons=3或JOINTmodelcy）；（它考慮了性質(zhì)參數(shù)為累積塑性剪切位移連續(xù)的函數(shù)關(guān)心，模擬節(jié)理面連續(xù)弱化的特性）Barton-Bandis節(jié)理（CHANGEjcons=7或JOINTmodelbb，選擇模型）。（它是一非線性模型，利用由Barton和Brandis博士推導(dǎo)的室內(nèi)節(jié)理試驗(yàn)性質(zhì)指標(biāo)參數(shù)

）第一百一十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日UDEC模型：材料模型節(jié)理模型通過應(yīng)用CHANGEjcons命令，指定模型一個(gè)或多個(gè)接觸面用PROPERTYjmat命令為材料性質(zhì)號(hào)，并通過用CHANGEjmat命令指定材料號(hào)來給節(jié)理模型性質(zhì)賦值。材料號(hào)再賦給具有CHANGEmat命令的塊體。采用JOINTmodel命令可以給節(jié)理模型的單一或一組接觸面賦值。在這種情況下，JOINT命令可直接賦給接觸面賦性質(zhì)參數(shù)。對(duì)于庫侖滑動(dòng)模型，所需要的參數(shù)是：法向剛