中国地质大学数值模拟上机报告讲解

FLAC3D数值模拟上机报告计算模型分别如图1、2、3所示，边坡倾角分别为30°、45°、60°，岩土体参数为：容重r＝2500kg/m3,弹性模量E＝1×108Pa，泊松比μ＝0.3，抗拉强度σt＝0.8×106Pa，内聚力C＝4.2×104Pa，摩擦角φ＝17°试用FLAC3D软件建立单位厚度的计算模型，并进行网格剖分，参数赋值，设定合理的边界条件，利用FLAC3D软件分别计算不同坡角情况下边坡的稳定性，并进行结果分析。附换算公式：1kN/m3=100kg/m3剪切弹性模量：881100.38510()2(1)2(10.3)EGPa体积弹性模量：881100.83310()3(12)3(120.3)EKPa一、坡度为30°的情况4025.36604010030°图1倾角为30°的边坡(单位：m)算例分析：命令流：new;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;建立网格模型genzonebrickp0000p110000p2020p30040size50110genzonebrickp040040p1100040p240240p374.64060p4100240&p574.64260p6100060p7100260size30110;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;定义本构模型modelmohrpropdensity2500.0bulk8.3E7shear3.8E7coh42000.0tens0.8E6friction17;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设置边界条件fixxyzrangez-0.10.1fixxrangex99.9100.1fixxrangex-0.10.1fixy;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设置重力加速度setgravity=10.0;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设定初始条件inisxx0.0syy0.0szz0.0sxy0.0sxz0.0szz0.0inixvel0.0yvel0.0zvel0.0inixdis0.0ydis0.0zdis0.0;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;安全系数求解defcalfosminf=0.1maxf=2.2loopwhilemaxf-minf0.01fs=(maxf+minf)/2.0refric=atan(0.30/fs)*180/3.14recoh=42000/fscommandprofricrefriccohrecohsetmechratio1e-5solvestep5000printfsend_commandaa=mech_ratioifaa1e-5thenminf=fselsemaxf=fsend_ifend_loopendcalfos图1网格剖分图图2速度矢量图图3速度等值线图图4位移等值线图图5剪应变增量云图图6最小主应力云图图7最大主应力云图安全系数：因此，最终计算边坡稳定性系数为1.453516二、坡度为45°的情况1004060404045°图2倾角为45°的边坡(单位：m)算例分析：命令流：new;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;建立网格模型genzonebrickp0000p110000p2020p30040size50110genzonebrickp040040p1100040p240240p360060p4100240&p560260p6100060p7100260size30110;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;定义本构模型modelmohrpropdensity2500.0bulk8.3E7shear3.8E7coh42000.0tens0.8E6friction17;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设置边界条件fixxyzrangez-0.10.1fixxrangex99.9100.1fixxrangex-0.10.1fixy;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设置重力加速度setgravity=10.0;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设定初始条件inisxx0.0syy0.0szz0.0sxy0.0sxz0.0szz0.0inixvel0.0yvel0.0zvel0.0inixdis0.0ydis0.0zdis0.0;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;安全系数求解defcalfosminf=0.1maxf=2.2loopwhilemaxf-minf0.01fs=(maxf+minf)/2.0refric=atan(0.30/fs)*180/3.14recoh=42000/fscommandprofricrefriccohrecohsetmechratio1e-5solvestep5000printfsend_commandaa=mech_ratioifaa1e-5thenminf=fselsemaxf=fsend_ifend_loopendcalfos图1网格剖分图图2速度矢量图图3速度等值线图图4位移等值线图图5剪应变增量云图图6最小主应力云图图7最大主应力云图安全系数：因此，最终边坡的稳定性系数为1.10894三、坡度为60°的情况100406048.454060°图3倾角为60°的边坡(单位：m)算例分析：命令流：new;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;建立网格模型genzonebrickp0000p110000p2020p30040size50110genzonebrickp040040p1100040p240240p351.55060p4100240&p551.55260p6100060p7100260size30110;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;定义本构模型modelmohrpropdensity2500.0bulk8.3E7shear3.8E7coh42000.0tens0.8E6friction17;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设置边界条件fixxyzrangez-0.10.1fixxrangex99.9100.1fixxrangex-0.10.1fixy;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设置重力加速度setgravity=10.0;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设定初始条件inisxx0.0syy0.0szz0.0sxy0.0sxz0.0szz0.0inixvel0.0yvel0.0zvel0.0inixdis0.0ydis0.0zdis0.0;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;安全系数求解defcalfosminf=0.1maxf=2.2loopwhilemaxf-minf0.01fs=(maxf+minf)/2.0refric=atan(0.30/fs)*180/3.14recoh=42000/fscommandprofricrefriccohrecohsetmechratio1e-5solvestep5000printfsend_commandaa=mech_ratioifaa1e-5thenminf=fselsemaxf=fsend_ifend_loopendcalfos图1网格剖分图图2速度矢量图图3速度等值线图图4位移等值线图图5剪应变增量图图6最小主应力云图图7最大主应力云图安全系数：因此，最终边坡的稳定性系数为0.8957分析：根据三种角度的边坡的位移矢量图，当坡角为30°时，边坡的最大位移发生在边坡后壁某一深度处，这主要是重力梯度的作用结果，在坡脚处的位移很小，可见边坡的角度很小时，边坡基本不会发生沿坡面倾向方向的运动；由位移等值线图可见，边坡的最大位移都发生在坡脚处，且坡角越大的边坡，坡脚处的最终位移越大。通过边坡剪切应变增量和速度矢量图，可以明显看到除30°的边坡外，45°和60°的边坡都存在贯通的塑性区域，即潜在滑动面，速度矢量图有利的佐证了质疑判断，因滑动面外侧区域各网格点的速度明显大于其他区域，说明这一区域出现明显的滑动。由三种角度边坡的安全系数可见：坡脚越大，边坡稳定性越差，当坡脚达到某一角度时，边坡的稳定性将小于1，即可能发生破坏。四、坡度为60°的边坡开挖情况开挖后坡面原始坡面345°45°100406048.454060°算例分析：命令流：new;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;建立网格模型genzonebrickp0000p110000p2020p30040size50110genzonebrickp040040p1100040p240240p350050&p4100240p550250p6100050p7100250size30110genzonebrickp053050p1100050p253250p363060&p4100250p563260p6100060p7100260size15110genzonebrickp045.77050p153050p245.77250p351.55060&p453250p551.55260p663060p763260size15110groupexc1genzonebrickp040040p150050p240240p345.77050&p450250p545.77250&size30110groupexc2groupsection2rangey02groupexc2groupsection1rangey02groupexc1attachface;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;定义本构模型modelasprodensity2500bulk0.83e8she0.38e8;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设置边界条件fixxyzrangez-.1.1fixxrangex99.9100.1fixxrangex-0.10.1fixy;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设置重力加速度setgravity00-10.0;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;设定初始条件inixdisp0ydisp0zdisp0inixvel0yvel0zvel0;＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞;开挖modmohrprodensity2500bulk0.83e8she0.38e8fric17coh4.2e4ten0.8e6dila20modnullrangegroupsection1modnullrangegroupsection2;安全系数求解defcalfosminf=0.1maxf=2.2loopwhilemaxf-minf0.01fs=(maxf+minf)/2.0refric=atan(0.30/fs)*180/3.14recoh=42000/fscommandprofricrefriccohrecohsetmechratio1e-5solvestep5000printfsend_commandaa=mech_ratioifaa1e-5thenminf=fselsemaxf=fsend_ifend_loopendcalfos图1网格剖分图图2速度矢量图图3速度等值线图图4位移等值线图图5剪应变增量云图图6剪切状态图安全系数：所以，开挖后的