FLACD的实例应用教案分析.ppt

1﹑FLAC3D软件简介 FLAC3D——Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3Dimensions FLAC3D建立在拉格朗日算法基础上，采用有限差分显式算法来获得模型全部运动方程(包括内变量)的时间步长解，从而可以追踪材料的渐进破坏和垮落，这对研究岩土工程设计是非常重要的。 FLAC3D适用模拟计算岩土材料力学行为，特别适合模拟大变形和扭曲，包括材料的高度非线性(应变硬化/软化)、不可逆剪切破坏和压密、粘弹(蠕变)、孔隙介质的应力—渗流耦合、热—力耦合以及动力学问题等。 1﹑FLAC3D软件简介 采用“混合离散法”用以精确模拟塑性坍塌和塑性流动。这种方法比有限元法中采用的渐进迭代更为有效。 采用全动力运动方程，即时对于静力问题也是如此。这使得FLAC3D能够没有任何障碍地模拟物理不稳定性问题。 采用显示求解方式（与常用的隐式方法比较）。显示方法在求解非线性问题的（应力－应变关系）时间几乎等同于线性关系问题，而隐式算法可能花费很长时间，因为它并不需要储存任何矩阵，因此，不需要修改刚度矩阵，这就意味着：（a）具有中等内存的计算机能够采用较多的计算单元模拟；（b）模拟大应变问题比小应变问题几乎不多花计算时间。 开挖模型null 3个弹性模型 各向同性弹性 横观各向同性弹性 正交各向同性弹性 8个塑性模型 Drucker-Prager模型 双线性应变硬化/软化遍布节理模型 Morh-Coulomb模型 应变硬化/软化模型 遍布节理模型 修正剑桥模型和胡克布朗模型 梁(beam)单元 锚索(cable)单元 桩(pile)单元 壳(shell)单元 格栅(geogrid)单元 土工织物；土工格栅 衬砌(liner)单元 三角形单元(无厚度!) 2. 三种工作模式 粘结界面 粘接滑移 库伦滑动 地质条件 E5200剖面图 老虎台矿开采历史 1988年1月至2000年5月，随着老虎台矿开采深度增大和向断裂构造逼近，矿震频率和震级都呈上升趋势，平均每月发生矿震52.2次，远远超出了抚顺地区天然地震的数量，最大震级达到3.6ML。 矿震震级、频度与时间特征 计算模型 1999-2000 破坏场发展趋势 1999-2000 近断层岩体的动力学响应 近断层岩体的动力学响应 2.2 程潮铁矿主溜井特大塌方治理 “托斗法”法方案主视图 “托斗法”方案局部剖视图 加固前后主溜井围岩位移矢量场 2.3 鹤壁四矿村庄下厚煤层特殊开采 剖面图 中央条带两翼长壁开采方案 三维计算模型图 中央条带两翼长壁工作面开采后地表下沉 中央条带两翼长壁工作面开采后地表水平变形 2.4 综放采场围岩应力分布与稳定性研究 走向剖面 综放工作面煤层内垂直应力分布三维视图 沿煤层走向综放工作面中部围岩主应力场 沿煤层倾斜剖面工作面前方150m围岩主应力场 沿煤层倾斜剖面工作面前方15m围岩主应力场 沿煤层倾斜剖面工作面处围岩主应力场 沿煤层倾斜剖面工作面后方200m围岩主应力场 根据研究目的对实际模型进行构思与概化，计算模型所涉及的复杂程度取决于研究目的。 根据工程影响区域确定计算模型的尺寸, 单元类型的确定、网格划分，形成计算网格。 安排工程对象（开挖、支护等）。 输入力学参数 。 确定边界条件 。 进行模拟计算。 结果分析 。 density 重度 bulk 体积模量 shear 剪切模量 cohesion 粘聚力 friction 摩擦角 ctable 涉及凝聚力c 与塑性剪切应变的表号 dilation 剪胀角 dtable 涉及剪胀交与塑性剪切应变的表号 ftable 涉及摩擦角与塑性剪切应变的表号 tension 抗拉强度 ttable 涉及极限张拉强度与塑性剪切应变的表号 apply yf -10 range或 apply syy -10 range apply xf -5 range或 apply sxx -5 range Gen merge value Attach face an value Attach face tol value Geom_test Set grav 9.81 Set large Step n Save name.sav gen zon bri size 3 3 3 ;建立网格 model elas ;材料参数 prop bulk 3e8 shear 1e8 ini dens 2000 ;初始条件 fix z ran z -.1 .1 ;边界条件 fix x ran