中國地質(zhì)大學數(shù)值模擬上機報告

1、剪切彈性模量：體積彈性模量：1x1083x(1-2x0.3)=0.833x108(Pa)FLAC3D數(shù)值模擬上機報告計算模型分別如圖1、2、3所示，邊坡傾角分別為30、45、60，巖土體參數(shù)為：容重r=2500kg/m3,彈性模量E=1X108Pa,泊松比p=0.3,抗拉強度。t=08X106Pa,內(nèi)聚力C=4.2X104Pa,摩擦角=17試用FLAC3D軟件建立單位厚度的計算模型，并進行網(wǎng)格剖分，參數(shù)賦值，設定合理的邊界條件，利用FLAC3D軟件分別計算不同坡角情況下邊坡的穩(wěn)定性，并進行結(jié)果分析。附換算公式：1kN/m3=100kg/m3G二-二1108二0.385x108(Pa)2(1+r

2、)2x(1+0.3)一、坡度為30的情況40100圖1傾角為30的邊坡(單位：m)算例分析：命令流：new；;建立網(wǎng)格模型genzonebrickp0000p110000p2020p30040size50110genzonebrickp040040p1100040p240240p374.64060p4100240&p574.64260p6100060p7100260size30110；定義本構(gòu)模型modelmohrpropdensity2500.0bulk8.3E7shear3.8E7coh42000.0tens0.8E6friction17;設置邊界條件fixxyzrangez-0.10.1

3、fixxrangex99.9100.1fixxrangex-0.10.1fixy;設置重力加速度setgravity=10.0;設定初始條件inisxx0.0syy0.0szz0.0sxy0.0sxz0.0szz0.0inixvel0.0yvel0.0zvel0.0inixdis0.0ydis0.0zdis0.0;安全系數(shù)求解defcalfosminf=0.1maxf=2.2loopwhilemaxf-minf0.01fs=(maxf+minf)/2.0refric=atan(0.30/fs)*180/3.14recoh=42000/fscommandprofricrefriccohrecoh

4、setmechratio1e-5solvestep5000printfsend_commandaa=mech_ratioifaaprintfsFs=1.45351562503e+000因此，最終計算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.453516二、坡度為45的情況算例分析：命令流：new;建立網(wǎng)格模型genzonebrickp0000p110000p2020p30040size50110genzonebrickp040040p1100040p240240p360060p4100240&p560260p6100060p7100260size30110;定義本構(gòu)模型modelmohrpropdensity250

5、0.0bulk8.3E7shear3.8E7coh42000.0tens0.8E6friction17;設置邊界條件fixxyzrangez-0.10.1fixxrangex99.9100.1fixxrangex-0.10.1fixy;設置重力加速度setgravity=10.0;設定初始條件inisxx0.0syy0.0szz0.0sxy0.0sxz0.0szz0.0inixvel0.0yvel0.0zvel0.0inixdis0.0ydis0.0zdis0.0;安全系數(shù)求解defcalfosminf=0.1maxf=2.2loopwhilemaxf-minf0.01fs=(maxf+min

6、f)/2.0refric=atan(0.30/fs)*180/3.14recoh=42000/fscommandprofricrefriccohrecohsetmechratio1e-5solvestep5000printfsend_commandaa=mech_ratioifaaprintFsFs=1.189843758+9因此，最終邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)為1.10894三、坡度為60的情況算例分析：命令流：new;建立網(wǎng)格模型genzonebrickp0000p110000p2020p30040size50110genzonebrickp040040p1100040p240240p351.550

7、60p4100240&p551.55260p6100060p7100260size30110;定義本構(gòu)模型modelmohrpropdensity2500.0bulk8.3E7shear3.8E7coh42000.0tens0.8E6friction17;設置邊界條件fixxyzrangez-0.10.1fixxrangex99.9100.1fixxrangex-0.10.1fixy;設置重力加速度setgravity=10.0;設定初始條件inisxx0.0syy0.0szz0.0sxy0.0sxz0.0szz0.0inixvel0.0yvel0.0zvel0.0inixdis0.0ydis

8、0.0zdis0.0;安全系數(shù)求解defcalfosminf=0.1maxf=2.2ItascaConsultingGroup,Inc.Minneapolis,MNUSA圖1網(wǎng)格剖分圖loopwhilemaxf-minf0.01fs=(maxf+minf)/2.0refric=atan(0.30/fs)*180/3.14recoh=42000/fscommandprofricrefriccohrecohsetmechratio1e-5solvestep5000printfsend_commandaa=mech_ratioifaaprintfsfs=8.957031259000G-B01因此，最

9、終邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)為0.8957分析：根據(jù)三種角度的邊坡的位移矢量圖，當坡角為30時，邊坡的最大位移發(fā)生在邊坡后壁某一深度處，這主要是重力梯度的作用結(jié)果，在坡腳處的位移很小，可見邊坡的角度很小時，邊坡基本不會發(fā)生沿坡面傾向方向的運動；由位移等值線圖可見，邊坡的最大位移都發(fā)生在坡腳處，且坡角越大的邊坡，坡腳處的最終位移越大。通過邊坡剪切應變增量和速度矢量圖，可以明顯看到除30的邊坡外，45和60的邊坡都存在貫通的塑性區(qū)域，即潛在滑動面，速度矢量圖有利的佐證了質(zhì)疑判斷，因滑動面外側(cè)區(qū)域各網(wǎng)格點的速度明顯大于其他區(qū)域，說明這一區(qū)域出現(xiàn)明顯的滑動。由三種角度邊坡的安全系數(shù)可見：坡腳越大，邊坡穩(wěn)定性越差

10、，當坡腳達到某一角度時，邊坡的穩(wěn)定性將小于1，即可能發(fā)生破壞。四、坡度為60的邊坡開挖情況1100算例分析：命令流：new;建立網(wǎng)格模型genzonebrickp0000p110000p2020p30040size50110genzonebrickp040040p1100040p240240p350050&p4100240p550250p6100050p7100250size30110genzonebrickp053050p1100050p253250p363060&p4100250p563260p6100060p7100260size15110genzonebrickp045.77050p1

11、53050p245.77250p351.55060&p453250p551.55260p663060p763260size15110groupexc1genzonebrickp040040p150050p240240p345.77050&p450250p545.77250&size30110groupexc2groupsection2rangey02groupexc2groupsection1rangey02groupexc1attachface;定義本構(gòu)模型modelasprodensity2500bulk0.83e8she0.38e8;設置邊界條件fixxyzrangez-.1.1fixx

12、rangex99.9100.1fixxrangex-0.10.1fixy;設置重力加速度setgravity00-10.0;設定初始條件inixdisp0ydisp0zdisp0inixvel0yvel0zvel0;開挖modmohrprodensity2500bulk0.83e8she0.38e8fric17coh4.2e4ten0.8e6dila20modnullrangegroupsection1modnullrangegroupsection2;安全系數(shù)求解defcalfosminf=0.1maxf=2.2loopwhilemaxf-minf0.01fs=(maxf+minf)/2.0refric=atan(0.30/fs)*180/3.14recoh=42000/fscommandprofricrefriccohrecohsetmechratio1e-5solvestep5000printfsend_commandaa=mech_ratioifaaprintfsfs=1.338671875?+?所以，開挖后的安全系數(shù)為1.3387分析：由位移等值線圖可知，開挖前后位移場可見，邊坡位移最大的地方為坡腳，但是對坡肩開挖后，坡腳的位移明顯變小，這是由于對坡肩的開挖是下覆土體進行了卸荷，使得重力梯度對邊坡的影響減小，速度矢量圖有力的佐證了上述觀點，坡