运用flac3d模拟沟渠开挖前后岩体的应力应变报告.docx
《运用flac3d模拟沟渠开挖前后岩体的应力应变报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运用flac3d模拟沟渠开挖前后岩体的应力应变报告.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
运用flac3d模拟沟渠开挖前后岩体的应力应变报告
运用flac3d模拟沟渠开挖前后岩体的应力应变报告
一、问题的提出
在天然山体与平原的的结合处开挖一条10mK4mK3m的沟渠，进
行应力应变场的分析。
二、问题的分析与处理
本模型的分析共分为三个阶段：
第一阶段——前处理阶段：
创建初始几何模型并划分网格，并在flac3d中显示网格体，然后定义材料的模型和材料参数，再定义边界条件和初始条件，这样便用flac3d建立起了计算的模型。
第二阶段——求解：
在第一阶段建立好模型的基础上对模型进行变量的监控和求解运算。
第三阶段——后处理阶段：
通过建立各种视口显示出各种运算的结果，以此判断模型的求解是否收敛。
对于沟渠的开挖模型及其运算，分三个阶段说明其生成及运算过程：
1、前处理阶段
由图可知，该模型可由两个radtunnel模型合并而成，分别以左侧模型p0（10，0,20）和右侧模型p0（10,10,10）为起始点。
步骤：
1.打开flac3d软件，输入new命令全部清空原来数据，接着输入代码，如下：
generatezoneradtunnelp010020p10020p210
1020p31000p401020p510100p6000p70100p88
020p91007p1081020p1110107p12807p138107generatezoneradtunnelp0101010p1201010p210010p310100p420010p51000p620100p72000p8121010p910107p1012010p111007p1212107p131207plotaddsurfaceblueshow
生成网格模型如图1
图1几何网格模型
2.定义材料的本构模型，本题为摩尔-库伦模型，然后对材料参数（体
积模量，内摩擦角和剪胀角，粘聚力，抗拉强度）进行赋值，如没有
输入其中一种参数，则系统默认为0。
代码如下：
modelmohrpropertybulk=1e8shear=0.3e8friction=35propertycohesion=1e10
3.定义边界条件和初始条件，用到set,fix,ini,apply命令，先加载重力再定义材料的密度，然后固定模型的5个面，使其保持稳定（不固定z轴的正面），代码如下：
initialdensity=2000
setgravity00-9.81
fixxrangex-0.10.1
fixxrangex19.920.1
fixyrangey-0.10.1
fixyrangey9.910.1
fixzrangez-0.10.1
求解阶段
该题研究三种状态下岩体模型的应力应变，即天然状态，饱和状态，地震状态。
分别讨论如下：
1.在天然状态下，以上的代码即可求解，为了记录一些变量或参数的变化，在计算过程中运用History命令记录了最大不平衡力和点（5,5,5）的位移，令系统运算500步，每隔8步记录一次，以此来模拟模型的变化，代码如下：
histn=8
histunbal
histgpzdis5,5,5step500
再输入plot命令
再输入history1命令，显示位移等线值图如图2
图2最大不平衡力采样记录图
输入history2显示点（5,5,5）z轴位移采样记录如图3
图3点（5,5,5）z轴位移采样记录图
再输入以下命令创建任意剖面上的等值线图
createtrench
creategravl
setplanedip90dd0origin350
setrot5025130
setcenter7105addboundbehind
addbcontourszzplane
addaxesblackshow
如图4
■fileStfTtngsPSfrnt*rrsWmdow旦］盧［耳
Slep500气*iadel尸■er-pedSvefit33Uk|0Hjum3^
ggueichn-
Flhanihiith-*hind
F^aarac*口.常加4常
IjiiHW1*
BlaclrCcwitAornfS?
ZStress;
Planenr>
I
-Xa77S**&DEk?
-5-5O3a**0CEka60QGt+M&1e-3.0«0€*005■pernDe1-0C5isYLSMgTOS二-2.e^0C30a*-i.§KOc*Qa§5：
3D：
t!
tC-D5fc.-1OMOe+CICIS
Consult讯口Orcmpbi&i|J|«udi>b-,MhJulfijh
图4剖面上的垂直应力图
2.在饱和状态下，更改密度，然后再重复上述运算，得到结果。
代码
如下：
initialdensity=3000
histn=10
histunbalhistgpzdis5,5,5
step500plothistory1
显示最大不平衡力采样记录如图5
图5最大不平衡力采样记录图
再输入history2显示点（5,5,5）z轴位移采样记录如图6
图6点（5,5,5）z轴位移采样记录图
再输入以下命令流创建任意剖面上的等值线图
createtrenchcreategravlsetplanedip90dd0origin350setrot4530160setcenter7125addboundbehindaddbcontourszzplaneaddaxesblackshow
结果如图7
图7饱和状态下岩体任意剖面上的垂直应力图
3.在地震状态下，由于地震加速度为0.15g，所以应该在水平面方向
上在考虑天然水平侧压力的基础上施加地震荷载，命令流如下：
inisxx=-8.53e5grad001e4
applysxx=-6e4grad3e300
inisyy=-8.53e5grad001e4
applysyy=-3e4grad03e30
histn=8histunbal
histgpzdis5,5,5
step500
plot
history1
显示最大不平衡力采样记录如图8
图8最大不平衡力采样记录图
再输入history2显示点（5,5,5）z轴位移采样记录如图9
图9点（5,5,5）z轴位移采样记录图
再输入以下命令流创建任意剖面上的等值线图
createtrenchcreategravl
setplanedip90dd0origin350
setrot4025130
setcenter7125
addboundbehind
addbcontourszzplane
addaxesblackshow
结果如图10
图10在有地震荷载状态下岩体任意剖面上的垂直应力图
第三阶段一一后处理阶段：
通过建立各种视口显示出各种运算的结果,以此判断模型的求解是否收敛。
本模型的所有具体高清图片文件都保存在结果文件中总结：
首先感谢李建勇老师对本报告的悉心指导，通过本例的计算和分析，我对flac3d有了初步的认识，这对以后的学习和工作定会产生不可估量的积极作用。
本算例用flac3d模拟沟渠开挖前后岩体应力应变能达到较为理想的效果，能够基本反映岩体应力场和应变场。
可以作为工程施工的指导。
后续
李老师，您在本学期内教了我们两门课，虽然都是枯燥的工程地质科学，但是，您的块体理论却为我们打开了未知领域的大门，极大地激发了同学们的好奇心和求知欲。
通过您的讲解，我对块体理论产生了极大的兴趣，感谢老师，您这位指路明灯。
谢谢有你一直照亮我们前行的道路。
2012-6-25
升级会员 