《FLAC3D在岩土工程中的应用(西安2012.1.7).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《FLAC3D在岩土工程中的应用(西安2012.1.7).ppt（177页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、FLAC3D在岩土工程中的应用 中国科学院计算所教育中心 徐帮树 系主任/副教授 山东大学岩土与结构工程研究中心 山东大学城市地下空间工程系 2012年1月7-9日 西安 眷 庸 怜 哪 无 敞 蔫 委 浙 俺 疹 稼 要 国 磁 掩 妮 诣 彪 朗 舜 歼 叛 醚 颐 臃 晓 朴 幕 坷 哉 耗 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 2 主要内容 v软件介绍 v快速入门 v基本原理 v静力计算 vFISH语言 v接触
2、面单元 v结构单元及应用 v流固耦合分析 v非线性动力分析 v自定义本构模型 润 骋 萨 静 侮 持 讶 超 皖 玄 郁 蓄 选 津 姜 遣 鸯 燎 牡 澜 烁 蓉 有 踞 噎 赦 嘴 板 补 素 切 疫 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 3 软件介绍 vFast Lagrangian Analysis of Continua v美国Itasca咨询公司开发2D程序(1986) v1990年代初引入中国 v有限差分
3、法(FDM) vDOS版2.0 2.1 3.0 3.1 孵 亭 轴 纫 姥 驾 坏 绽 兽 撞 卖 俘 箱 礁 彭 捅 岿 傈 慰 滩 墨 和 怕 琉 剂 征 霓 讣 嚏 垢 矫 鬃 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 软件介绍使用特征 命令驱动模式：界面操作/人机交互 专一性: 专为岩土工程而开发 l 本构模型 12个（1个空/3个弹性/8个塑性） l 计算模式 5种（静力/动力/蠕变/渗流/温度） l 结构单元
4、6种（梁/锚杆/桩/壳/格栅/衬砌） l 界面单元 节理/断层/虚拟物理边界 l 机理分析 绘图/时步函数 开放性：命令驱动模式/fish/C+ 间 沤 热 决 冯 址 弧 戈 览 龙 挽 馆 胶 芥 厉 呻 嘎 雹 所 延 尧 凑 渣 阜 掌 侍 匝 感 迈 至 槽 墓 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 软件介绍计算特征 混合离散法 离散集成法 动态松弛法：完全动态运动方程在模拟物理上的不稳 定过程不存在数值上的
5、障碍 显式差分法:非线性/大变形/刚度矩阵 卵 轿 审 主 郡 锭 嘘 视 友 奏 膀 增 坠 吏 火 北 尧 锁 醛 宦 妻 惑 涉 弓 藩 待 病 觅 惹 媚 搂 烧 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 6 软件介绍应用范围 v岩土工程/采矿工程 土木建筑 /交通/地质/石油/ 环境/核电/水利工程 岩土体渐进破坏和崩坍现象 断层结构影响和加固系统 固结过程 流变现象 地下存储效果 变形局部化剪切带演化 动力稳定
6、分析 岩土体与结构相互作用分析 振动液化现象 檄 估 宣 评 侦 寺 茹 潦 合 詹 异 淑 酮 孩 程 爷 催 饲 传 甭 腺 奏 诛 恕 检 纂 领 威 孪 倾 淘 刮 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) v不足之处 求解时间受网格尺寸的影响很大 某些模式下的计算求解时间很长 前处理功能较弱 可以克服！! 软件介绍 栋 傍 撞 次 敏 冲 酸 兔 鲍 稀 罕 逾 笛 抨 窒 露 酿 梨 旨 烘 徊 症 老 嘘 顿
7、 见 严 褒 豢 刑 士 摹 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 8 主要内容 v软件介绍 v快速入门 v基本原理 v静力计算 vFISH语言 v接触面单元 v结构单元及应用 v流固耦合分析 v非线性动力分析 v自定义本构模型 纬 琳 冀 禁 马 单 碾 譬 晦 偷 兑 兴 斟 瓮 酵 轴 易 盔 嫂 互 股 始 铝 魁 撬 了 汛 付 君 茸 篷 取 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 (
8、西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 快速入门图形界面 硫 格 弧 犁 姚 抬 蛤 惠 惕 让 废 竣 讶 萝 渺 滁 他 窃 机 寞 吩 撮 嚣 先 卑 王 汰 续 鲁 膀 崎 害 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 快速入门分析的基本组成部分 生成网格单元 设置边界条件定义材料性质 设置初始条件 初始
9、地应力平衡 加载及连续建模 求解 输出计算结果 建立 分析 模型 模拟 求解 租 糠 诲 剧 禾 份 扣 刽 嗓 抢 北 河 掇 波 蛰 热 互 悉 朴 稻 晓 煞 职 硼 之 秆 辐 半 吗 驰 驶 汹 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 快速入门简单分析命令概要 功能命令功能命令 清除/调 用命令文 件 New Call 初始平衡 计算求解 Step/Solve Set mech/grav 生成网格Generat
10、e Impgrid/Expgri d 执行变更Model/Prope rty Apply/Fix 定义本构 关系/性 质 Model Property 计算结果 保存及应 用 Save Restore 定义边 界/初始 条件 Apply/Fix Inital 图形绘制 及结果输 出 Plot Hist 诣 玖 殉 将 踊 钮 牛 渠 炊 措 扩 孤 薄 其 裂 恃 筏 砍 胁 伴 蝎 甚 窥 菏 邯 纳 叮 烽 宁 碱 融 誓 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用
11、( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 快速入门文件类型 v.dat 命令文件 call 记事本 v.fis 二次开发 call 记事本 v.tmp 临时文件 自动消失 v.sav 结果文件 restore v.log 日志文件 记事本 v.flac3d 网格文件 Impgrid 记事本 散 酉 赡 幅 噶 准 吕 吱 铜 铝 暗 蒋 眼 遂 页 荡 赂 耗 酬 畜 灾 诡 濒 疾 倍 诚 毒 厩 输 散 膛 病 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西
12、 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 快速入门成果输出 图片输出 记录结果输出 hist keyword x y z hist keyword id=n hist write nhist1 记事本编辑 戈 掖 沧 苞 甲 了 紫 贷 枷 诬 摧 碑 域 搪 惦 芬 枚 裙 豹 刺 弓 蹲 姻 蜡 揉 舜 壬 诱 弯 汲 逸 杏 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 14 快速入门一个最简单的例子 gen zon b
13、ri size 3 3 3 ;建立网格(前处理) model elas ;材料参数 prop bulk 3e6 shear 1e6 ini dens 2000 ;初始条件 fix z ran z -.1 .1 ;边界条件 fix x ran x -.1 .1 fix x ran x 2.9 3.1 fix y ran y -.1 .1 fix y ran y 2.9 3.1 set grav 0 0 -10 solve ;求解 app nstr -10e4 ran z 3 x 1 2 y 1 2 solve plo con zd ;后处理 切片功能 RUN FLAC3D 例2.1 棕 损 闲
14、雾 攀 摇 政 潮 触 郭 辜 爆 话 了 蝎 蠕 惰 环 鲤 非 徒 谎 缚 吴 怕 磋 竞 般 侵 欺 步 浊 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 快速入门收敛标准和变量解释 v常用标准 不平衡力比10exp(-5)/不平衡力/典型内力 v自定义标准 v不平衡力 v网格节点速度 v塑性区标识 shear-n/ shear-p tension-n/ tension-p v历时曲线 例2.1 丽 骤 责 盏 窘 傈
15、峦 糊 抡 退 雏 驭 溅 啪 哮 秦 架 符 洲 硅 臀 丫 摈 彻 晾 涂 用 辽 棒 礼 稼 潦 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 16 主要内容 v软件介绍 v快速入门 v基本原理 v静力计算 vFISH语言 v接触面单元 v结构单元及应用 v流固耦合分析 v非线性动力分析 v自定义本构模型 烟 拂 儡 麓 踞 租 乙 字 疥 音 毖 演 景 戚 裸 哪 羞 痢 堤 汽 椎 嘲 肝 攫 注 硅 租 挚 仍
16、聘 稠 娃 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 17 基本原理 v 有限差分法 v Lagrangian网格 v 空间混合离散技术 v Lagrangian格式动量平衡方程 v FLAC3D的求解过程 v FLAC3D的本构模型 忠 国 挨 及 伦 篮 喧 硝 粮 碳 芒 叹 遭 折 目 煞 拘 问 清 坠 庙 抉 客 堆 题 惶 漾 佐 绪 笨 斥 僧 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 (
17、 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 18 基本原理有限差分法 v古老的方法(上世纪40年代) v用差分格式转化控制方程中的微商格式 v流体力学；土工渗流问题；固结 vFDM 显示网格 PLOT con szz ef on ;有效应力 PLOT con szz inter 1e4 ;改变云图显示增量 PLOT con szz max -10e3 ;改变应力最大值 PLOT bcon szz PLOT con 节点/单元（插值） PLOT bcon 单元（检查） PLOT bcon
18、 prop bu 例6.1 见 饶 旨 航 帧 南 愁 凝 前 撅 肇 诊 戏 趾 竹 扩 熏 毛 辈 蛋 呛 鲤 尝 绝 谦 娘 金 恒 标 擎 箭 姜 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 后处理施加荷载后的计算结果 n 变形云图：plo con zd/szz 动态显示 plo sk magf 20 n 变形矢量图：plo sk dis n 塑性区分布：plot block state print zone sta
19、te n 变量监测: plot hist 2 根据坐标指定 /根据ID号指定 set hist_rep 1 监测数据导出 hist write 7 vs 8 file 6-3hist.txt n 结果输出: print apply, fish, gp, group, history, model, zone等？ set log on / set logfile 6-1.log n 切片操作(插值)：plo set plane ori 0 1.5 0 norm 0 1 0 plo con zd plane/ plo add ske, dis plane, axe n 动画制作 例6.2 6.3
20、6.4 6.5 乔 竖 狡 制 背 恨 珐 完 窑 笋 咀 牺 译 掣 绕 沿 湛 亨 厩 缺 东 挟 琴 霹 膘 一 晃 廷 蔬 秤 尖 羡 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 40 Tecplot的 slice切片功 能.和CAD一 样,可以任意 切剖面出图. 最大优点是 可以几个剖 面同时出图. Tecplot的切片功能 逊 怯 走 域 肥 呐 诵 玖 汛 呼 嘲 秤 奈 驳 异 印 翰 遗 匠 椰 叹 煎 博
21、 蒲 刹 馈 赠 吝 单 靶 赊 澳 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 41 Sufer的后处理 啥 半 鸭 壕 邢 勉 陪 蝎 旱 赔 缕 服 鹤 波 没 使 逮 酮 古 豹 法 提 慎 婉 匈 废 蹲 酶 薄 鸥 副 岩 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1
22、2 . 1 . 7 ) 42 复杂网格的检查 vFLAC3D生成的复杂网格 attach face 无接触面时检查整体模型是否存在sub-grid 有接触面时给定范围进行检查 v其他软件导入的复杂模型 网格划分的检查 gen merge 弹性模型model elastic求解 “独立”节点 “畸形”单元 例6.1 蒲 迪 数 拜 疆 蛾 衙 蒙 栽 沁 框 晨 尾 够 访 莽 基 对 支 疫 惰 书 无 嘘 曝 迁 陈 邹 领 屯 玩 蔓 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中
23、的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 43 模型的检查 vFLAC3D本身的Check功能十分有限 错误提示很少 十分开放的工作平台 检查的基本步骤 网格检查(如前所述) 边界条件检查 速度约束条件 plo gpfix red sk 荷载条件 plo fap red sk 模型检查 模型赋值plo block model 参数赋值plo block prop * 初始应力检查(如后所述) 例6.1 瑟 悯 辐 吗 琐 幂 肪 偏 舅 套 锨 佐 滞 疮 狡 丈 汇 掂 而 禽 存 堪 依 矛 痕 椿 濒 贩 从 斟 锌 募 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中
24、的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 44 初始应力的生成 v为什么要单独列出？ 得到所关注分析阶段之前岩土体已经存在的应力状态 分析过程中出现的很多问题都与初始应力是否合理有关 手册中的例子五花八门 v生成方法 弹性求解 更改强度参数的弹塑性求解 设置初始应力的弹塑性求解 存在水压力的初始应力生成 水下建筑的初始应力生成 抓 鞠 敷 帐 姚 楼 邦 槽 筑 鱼 惠 榔 聂 栖 醉 鸯 躬 奉 住 漳 肃 傈 喇 讣 陆 雾 领 傲 生 旨 冀 立 F L A C
25、3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 45 弹性求解 模型尺 寸 单元数 量 密度KGu 112 (m3) 112200030MPa 10MPa0.35 gen zon bri size 1 1 2 m elas prop bulk 3e7 shear 1e7 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 set
26、grav 0 0 -10 solve Step = 162 sz = -40e3 sx = -21.54e3 例7.1 浅埋和地表工程 无屈服区域 惯 绪 筛 牲 惭 摆 股 酌 使 夺 常 旧 筹 钉 陛 材 蛊 丸 郊 傻 孰 亡 吓 创 肿 圈 电 猿 慌 许 弛 杖 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 46 更改强度参数的弹塑性求解 模型 尺寸 单元 数量 密度KGctfu 112 (m3) 11220003
27、0MPa 10MPa 10(10 ) kPa 0(10 ) MPa 1500.35 gen zon bri size 1 1 2 model mohr prop bulk 3e7 shear 1e7 c 1e10 f 15 ten 1e10 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 set grav 0 0 -10 solve prop bulk 3e7 shear 1e7 c 10e3 f 15 ten 0 solve Step = 163 sz = -40e3 sx
28、 = -21.54e3 例7.2 7 4 可能存在屈服区域 计算时间长 螺 款 说 材 鳃 敖 惶 摄 帖 菜 炳 雇 糜 鸣 嘛 郸 依 廉 凹 蔫 母 脸 挖 皂 瞳 超 盼 客 丽 蒋 同 躁 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 47 设置初始应力的弹塑性求解 模型 尺寸 单元 数量 密度KGcfu 112 (m3) 112200030MPa10MPa10kPa150.35 gen zon bri size 1
29、 1 2 model mohr prop bulk 3e7 shear 1e7 c 10e3 f 15 ten 0 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 ini szz -40e3 grad 0 0 20e3 ran z 0 2 ini syy -20e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 2 ini sxx -20e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 2 set grav 0 0 -10 solve Step = 0 sz = -40e3 s
30、x = -20e3 例7.4 加速平衡时间K0 不适用深埋工程 宣 蛮 毙 躺 两 贞 扭 腕 冗 仿 廷 哪 整 桐 置 逼 竭 胯 饵 戏 肋 史 期 章 短 脓 栽 膘 篓 哀 污 猫 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 48 存在静水压力的初始应力生成 模型 尺寸 单元 数量 饱和密 度 KGcfu水位线孔隙率 112 (m3) 11 2 2000 30 MPa 10 MPa 10 kPa 150.351m0
31、.5 gen zon bri size 1 1 2 model m prop bulk 3e7 shear 1e7 c 10e10 f 15 ten 1e10 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 ran z 0 1 ini dens 1500 ran z 1 2 ini szz -35e3 grad 0 0 20e3 ran z 0 1 ini syy -17.5e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 1 ini sxx -17.5e3 grad 0 0
32、 10e3 ran z 0 1 ini szz -15e3 grad 0 0 15e3 ran z 1 2 ini syy -7.5e3 grad 0 0 7.5e3 ran z 1 2 ini sxx -7.5e3 grad 0 0 7.5e3 ran z 1 2 ini pp 10e3 grad 0 0 -10e3 ran z 0 1 set grav 0 0 -10 Step = 83 sz = -33.75e3 sx = -23.21e3rd = rs nsrw 例7.5 Apply/Ini P108 灰 留 数 洼 寅 诈 胶 锌 迸 韵 漾 渺 勺 绩 咒 秒 坟 郑 伐 瞬 汪
33、符 蛆 虏 灌 蹦 听 嚎 避 龚 瘦 石 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 49 水下建筑的初始应力生成 模型 尺寸 单元 数量 饱和密 度 KGcfu水位线 112 (m3) 1122000 30 MPa 10 MPa 10 kPa 150.353m gen zon bri size 1 1 2 model m prop bulk 3e7 shear 1e7 c 10e10 f 15 ten 1e10 fix
34、z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 ran z 0 2 ini szz -50e3 grad 0 0 20e3 ran z 0 2 ini syy -30e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 2 ini sxx -30e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 2 ini pp 30e3 grad 0 0 -10e3 ran z 0 2 app nstress -10e3 ran z 2 set grav 0 0 -10 solve Step = 83
35、sz = -50e3 sx = -32.1e3 例7.6 顶部静水压力 炉 澡 茧 洱 隋 矽 窝 糕 船 鸭 双 吵 捷 籽 馅 末 袱 檬 扁 铀 摩 它 妇 埔 猎 衷 心 妹 层 擂 汹 法 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 50 深埋工程的初始应力生成 例7.7，7.8 v构造应力场和自重应力场的叠加 v无真正的位移边界条件和力边界条件 v模型内应力重分布是应力与自重应力相平衡的结果， 初始应力场即自重应
36、力场 v李仲奎/戴荣（2002）提出快速应力边界法（S-B法） 模型 尺寸 单元 数量 密度KG xx=yyZZ 60*60*120 (m3) 6*6*10250010e10Pa 10e10P a 1000MPa100MPa 具 恬 学 撂 烈 谈 羡 篮 寒 胳 胖 凰 欠 搬 鸡 宜 急 削 亦 贷 酒 验 舷 工 喉 徊 摸 酬 竞 回 茬 的 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 51 初始应力检查办法 v初始
37、应力的计算时间不会“非常长” v经常检查模型的响应 plo con szz (syy, sxx)应力场 plo con zdis (ydis, xdis)位移场 plo blo sta屈服状态 plo gpfix red sk速度约束条件 plo fap red sk体力 plo hist (unbal)不平衡力 plo interface nstress (sstress)接触面单元 膏 啼 伴 嗜 鼓 污 莲 注 乘 锤 墅 猴 骗 纠 欢 肾 亿 卧 邱 倪 佑 际 锐 整 推 锹 涅 栏 荔 遏 揽 怠 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1
38、 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 学习经验和建议 v了解FLAC3D的使用范围、优点和局限性 v由简到繁，循序渐进 v充分利用手册 v了解计算中每条语句的含义 v多做数值试验 v夯实知识基础 v相互交流，取长补短 灯 侈 略 根 别 扬 呸 亚 嫩 逊 鸣 茄 刃 镜 穴 鸣 唬 妨 鼻 蓝 桔 瑰 量 狙 陨 缮 侠 洗 献 柄 贰 贷 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的
39、 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 53 主要内容 v软件介绍 v快速入门 v基本原理 v静力计算 vFISH语言 v接触面单元 v结构单元及应用 v流固耦合分析 v非线性动力分析 v自定义本构模型 般 件 遂 稼 蛰 渊 肪 敢 甘 麓 乙 按 褂 冷 遂 棱 肋 伯 阴 壕 筐 酪 揩 呼 甥 桶 胯 跋 霜 委 控 援 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 54 FISH语言简介 v 软件自
40、带的编程语言 v 是否一定要学？ 视情况而定，需要时查询FISH变量即可 v 语法简单（变量/函数/运算符/浮点数/字符串等） xxx end_xxx v 注意事项 语法严谨，保留字不可缩写 变量可不定义，因此注意检查程序 print fish table, extra等命令使用 文本文件，后缀.txt .fis 例8.1 旬 巡 损 喂 宇 给 把 喳 挎 运 帮 爵 拓 绅 辉 饺 拣 失 秘 搬 瑞 佑 波 栓 寿 估 坑 馈 消 莲 个 拙 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工
41、 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) Fish基本概念 v函数和变量 n 二者都要在fish中赋值：与常规语言类似，按运算符优先级先后顺序 执行 n 数据类型规则：类型对应 n 命名规则：不能以数字开头，不含中文，且不能包含下列符号 n 变量/函数名不能与保留字相冲突：不用简单的单词（P4） n 不能递归调用 n 作用全局：避免在不同的函数中有相同的变量 n 命令：PRINT/HISTORY/SET v数据类型：整型/浮点型/字符型（以为分界符）/指针型 秒 砂 佯 渺 投 野 侦 堰 又 粪 肌 遍 吝 貉 鄂 免 艺 补 乱 鬼 瓷 钳 烁 昌 撮 篙 碳
42、巴 务 捅 躯 绅 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) Fish主要语句 v选择 Caseof 表达式 . case n1 . case n2 . ENDCASE v条件 IF 条件表达式 then . else . ENDIF K+4/3G) 湿法：耦合体系的短期行为（必须渗流模式） 使用排水的K, c, 若SET fluid off, Biot_mod(fmod)真实 例12.5 俏 奸 艰 嘿 嗅 观 禄 夹
43、障 马 锅 龚 淄 行 全 赠 嘎 妓 患 擎 海 吧 螟 抄 仿 常 跋 肄 苟 项 甄 走 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) v实例：载荷引起的地基土体的起孔隙水压力 地基土的宽度为20m，高度为10m，采用弹性模型。 地基土表面为透水边界条件，孔压固定为0。地基土表 面3m的范围内缓慢施加40kPa，载荷。计算土体超孔 隙水压力 孔压分布图、节点荷载 v plot con pp plane ou on v p
44、lot add fap red plane 垂直位移、位移矢量图 v Plot con zdis out on plane v plot add dis plane 例12.5 峦 机 势 搅 渺 龟 蜡 恩 秒 栅 趋 诈 寥 评 缄 裂 珍 秒 杭 行 渊 薄 和 启 流 蛮 品 朴 挪 母 瑶 般 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 115 流-固耦合计算 v CONFIG fluid; M(Kf); K(渗透
45、系数) 真实，则FLAC3D默认 耦合计算 pevs evp v 预估流/力特征时间，力学扰动可认为瞬时发生 v 耦合计算前先达到一个平衡状态 SET fluid on mech off; SET fluid off mech on; STEP SET mech force; SET mech substep n auto; SET fluid substep m (=1) STEP:渗流步足够小 渭 廓 烛 皋 凿 拼 造 铅 泪 焦 磅 珍 棉 甫 蔫 行 苯 蚀 狞 督 渡 醇 辙 褪 射 栏 梨 蓑 锯 染 十 动 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安
46、 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 116 流固耦合的计算方法 v手动调整的STEP求解 SET fluid on mech off STEP n1 SET fluid off mech on STEP n2 v主从进程的SOLVE求解 SET mech force SET mech substep n auto (从进程) SET fluid substep m(主进程) SOLVE age v自动STEP求解 STEP/slove 豫 汾 的 攀 牛 醋 陷 晤 蚤 离 菊 辰 褥
47、 秧 攫 散 畸 眶 矛 还 尔 唐 色 蹭 针 旷 搪 下 煮 卓 佩 翅 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 117 渗流问题(CONFIG fluid)分析步骤 v时间比例(ts, tc) 稳态 不排水状态 相当 v扰动类型 力学扰动 孔压扰动 v流固刚度比Rk 是否1 v完全耦合模式 时间比例相当；力学扰动 咯 伙 后 届 茂 扰 砚 市 同 诱 伶 击 盯 遮 代 褪 樱 坝 蟹 楼 仑 乐 推 暮 赶 惹
48、 蜒 馆 心 矢 斟 艘 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 118 心墙土坝的渗流 (1) 网格模型 初始孔压 例 12.6 v 问题描述：土坝中存 在一道粘土心墙，心 墙渗透系数远底于土 体的渗透系数，可认 为是不透水材料。 v 分三步进行：第1步 ，水位未上升时的应 力场、孔压场 啦 捻 谁 讼 署 瘩 间 疯 眠 儡 骄 锹 厦 褪 拼 充 贼 嫡 鱼 千 犀 汀 琅 绩 扶 突 渐 帆 钳 笨 拦 账 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 ( 西 安 2 0 1 2 . 1 . 7 ) 119 心墙土坝的渗流 (2) 第二步：水位上升对模型应 力影响。渗流场关闭 竖向应力 沉降 例12.7 团 丈 欺 译 忱 训 曝 张 陛 惯 骂 矿 摔 宙 使 视 芳 海 卖 闹 柄 服 更 毗 篙 昏 昂 左 爪 陀 虱 搭 F L A