FLAC3D命令流(整理版)87
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1、怎样查看模型？；答：plotgrid可以查看网格，plotgri；2、请问在圆柱体四周如何施加约束条件？；答：可以用fix...rancylinderen；fixxrangeend1100end2140r；3、怎么能把一个PLOT的图像数据导出来以便用其；4、用命令建立模型后，如何显示点的坐标？；答：使用ploblogrogpnumon命令；5、关于ga
1、怎样查看模型？答：plot grid 可以查看网格，plot grid num 可以查看节点号。2、请问在圆柱体四周如何施加约束条件？答：可以用fix ... ran cylinder end1 end2 radius r1 cylinder end1 end2 radius r2 not，其中r2&r1，其实就是选择range的时候选两个圆柱的差，即得到边界。命令流如下：fix x range end1 1 0 0 end2 1 4 0 rad 1 end1 1 0 0 end2 1 4 0 rad 13、怎么能把一个PLOT的图像数据导出来以便用其他软件绘图？
答：用set log on 命令，把数据导出来，转到excel里处理一下，然后用surfer或者什么作图软件绘制就行了。 4、用命令建立模型后，如何显示点的坐标？答：使用plo blo gro gpnum on命令 5、关于gauss_dev对性质进行高斯正态分布的问题？答：根据手册上的说明：下面的命令设定一个平均摩擦角为40度，标准方差是±5％。则命令如下：prop friction 40 gauss_dev 2问题：请问gauss_dev 2中的2是如何计算的？如果把±5％改为±10％，则命令应如何写？40×5％＝2 6、 reflect问题问：gen zone radbrick &p0 (0,0,0) p1 (10,0,0) p2 (0,10,0) p3 (0,0,10) &size 3,5,5,7 &ratio 1,1,1,1.5 &dim 1 4 2 fillplot surfgen zone reflect dip 0 dd 90 （对xy面做镜像）gen zone reflect dip 90 dd 90 （对yz面做镜像）（1）dd表示y轴正向顺时针到那条射线的夹角，dip表示对称参照面与xy平面的夹角，对称参照面与xy平面的夹角在xy平面的投影是一条射线。首先应该按照dd的方向大体确定这个面的朝向，dd 指的是从y轴正方向按顺时针（clockwise）方向转向所要确定面的法线方向在xy平面上的投影的夹角，然后再确定dip，dip指的是从xy平面转向所要确定的平面的角．（及z轴负方向转过角度）（2）命令：reflect normal xyz origin xyz （根据法线和过一点建的面）最常用，至于实际使用过程中有人问道：normal -1 0 0 与normal 1 0 0的区别，我试过两者的效果是一样的，没区别，虽然方向不同，但表达的是同一个面。reflect
dd a dip b origin xyz
这个就是用里建立斜面镜像的。有一点注意了，镜像的时候如果是模型镜像的话，相当于在建立一个模型，故，在reflect的前面要加建模的关键字，gen zone
reflect??7、关于两种fix是否有区别？fix z range z -0.1 0.1fix x range x -0.1 0.1 any x 1.9 2.1 anyfix y range y -0.1 0.1 any y 1.9 2.1 any和fix z range z -0.1 0.1fix x range x -0.1 0.1fix x range 1.9 2.1fix y range y -0.1 0.1fix y range y 1.9 2.1答：是一样的，any表示并列连接关系，及and的意思。 8、initial
set 的区别答：initial 初始化命令，初始化计算应力状态，定义材料参数、重力等；apply边界条件限制命令，如施加边界的力、位移等约束等；set 用于设置计算的模式，控制计算过程。Ini 施加的初始力在计算过程中是会变的，一般体力需要初始化，而apply施加的力、边界条件不会随着计算变化。set命令作用于整个网格(赋值全局变量),ini则初始化指定范围内网格点、域的偏移量。初始应力不仅仅是重力引起的。 9、Tension-p shear-p tension-n shear-n表示的含义答：在计算的循环里面,每个循环中,每个zone 都依据failure criterion 处于不同的状态,shear和tension 分别表示因受剪和受拉而处于塑性状态.n 表示now,p表示previous,即分别表示在现在和以前的循环当中处于塑性状态。 10、history保存数据，print显示在错误的命令流中“原点位移.dat”文件中只有：“Step 1 Y-Displace”
而没有保存下数值，怎么回事？我怎么才能获得table中的数据？
输入'print tabel n'能得到table中的数据（正确）hist gp ydisp 0,0,0hist zone syy 0,1,0hist zone syy 1,1,0step 3000hist write 1 file 原点位移.dathist write 2 file 中部单元应力.dathist write 3 file 边缘单元应力.dathist write 1 table 1hist write 2 table 2hist write 3 table 3hist write 2 3 vs 1 file 单压.dat（错误）hist gp ydisp 0,0,0hist zone syy 0,1,0hist zone syy 1,1,0hist write 1 file
原点位移.dathist write 2 file 中部单元应力.dathist write 3 file 边缘单元应力.dathist write 1 table 1hist write 2 table 2hist write 3 table 3hist write 2 3 vs 1 file 单压.datstep 3000 11、plot显示x、y坐标图hist n 1hist gp ydisp 0,0,0hist ax_strhist gp xdisp 1,1,0step 1500plot hist 2 vs -1 ;axial stress vs axial disp.plot hist 3 vs -1 ; circumferential disp. vs axial disp答：那2是不是代表hist gp ydisp 0,0,0，而-1 指得是hist gp ydisp 0,0,0为什么不是1而是负值？1) 在plot hist m vs n的形式里,m代表y轴,n代表x轴(不管m,n的正负);2) &-&表示对其值作&mirror&,如果大家使用AUTOCAD的话就明白&mirror&的含义了,比如上面的
hist 1 gp ydisp的值是0~100,那么vs -1就变成-100~0.以此类推.3) 要这么做主要是为了符合岩土工程的习惯需要,例如桩载荷试验曲线,沉降曲线等都不是画在第一象限内。 12、关于water.fis的命令注释（设置地下水位）答：（1）water.fis的功能是设置地下水位面，在二维计算中，通过watertable命令即可设置水位线，在三维计算中由于地下水位是面，因此需要作一些插值运算，以便形成水位面。这个FISH程序包含三个函数parm,aux1和aux2。parm用来设定水位的边值，即设置水位的区域，aux1插值计算等值线的点，aux2调用aux1的计算结果，使用FLAC3D命令形成水位面。（2）首先设置参数值，然后定义一个table.def parmnptab1=7nprof=10endparm table 1 (12 0) (18.25 12.5) (25 17) (35 21) (50 24) (75 25) (150 25)
产生table1，包含7组数据点。3) 在解释的两个FISH函数之前，对table,xtable,ytable作一些总的说明。water.fis程序反复使用了这三个变量，理解了这三个变量的含义，water.fis这段程序就解决了大半问题了。Itasca 的所有软件都使用了相同的数据结构储存数据，称之为链表结构，类似于关系型数据库中的数据链接方法。如果有数据结构的知识，或掌握关系型数据库的SQL 语言，这三个变量的含义就不难理解了，只不过这个操作与真正的数据库操作相比，只有两个数据变量x,y。我用数据库的术语作解释：table 就是产生一个“表”，xtable,ytable的作用就是产生一个新表(Create)以及对表中的数据进行取出(Select)、插入(Insert)、替换(Update)操作.4）FISH函数aux1的作用是在table 1的基础上产生出另外个table，table的ID 从11到17，每个table有10个数据集。alfa的计算方法是为适合(fit)曲面而采用的坐标点算法。def aux1loop n(1,nptab1)rr=xtable(1,n)zz=ytable(1,n)loop k(1,nprof)case_of kalfa=0.5*(pi+.1)*float(k-2)/float(nprof-2)xtable(n+10,k)=rr*cos(alfa)ytable(n+10,k)=rr*sin(alfa)case 1xtable(n+10,k)=rrytable(n+10,k)=-40.0case 2xtable(n+10,k)=rrytable(n+10,k)=0.0end_caseend_loopend_loopendaux1当执行这个FISH函数后，生成(nptab1+10,nprof)组数据，这些数据为Aux2调用。注意：本段程序产生的数据是为那个特定的曲面边坡制作的，不是一个general purpose的LIB5）FISH函数aux2的作用是使用WATER TABLE face命令产生水 面，把table 1的ytable值作为z坐标，aux1产生的数据作为x,y坐标。
def aux2commandset grav 0 0 -10water dens 1000end_commandloop n(1,nptab1-1)loop k (1,nprof-1)xx1=xtable(n+10,k)yy1=ytable(n+10,k)zz1=ytable(1,n)xx2=xtable(n+10,k+1)yy2=ytable(n+10,k+1)zz2=zz1xx3=xtable(n+11,k+1)yy3=ytable(n+11,k+1)zz3=ytable(1,n+1)xx4=xtable(n+11,k)yy4=ytable(n+11,k)zz4=zz3commandWATER TABLE face xx1,yy1,zz1 xx2,yy2,zz2 xx3,yy3,zz3
WATER TABLE face xx1,yy1,zz1 xx3,yy3,zz3 xx4,yy4,zz4
end_commandend_loopend_loopendaux2 13、 FLAC结果数据的导出设置背景包含各类专业文献、行业资料、专业论文、生活休闲娱乐、各类资格考试、幼儿教育、小学教育、文学作品欣赏、应用写作文书、FLAC3D命令流(整理版)87等内容。　
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FLAC3D与FLAC基础学习、... 9页...74FLAC及FLAC3D基础与工程实例-第67页
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74FLAC及FLAC3D基础与工程实例-67
主应力等值线图以及边坡整体的最大主应力云图；从典型剖面的应力分布图可以看出，剖面附近的最大主；从最大主应力图来看，主应力等值线平滑，几乎相互平；15.4.4边坡可靠度分析；图15-27为根据典型剖面位移云图（如图15-2；步骤将位移云图数据导入后处理软件tecplot，；3将导出的数据导入Slope/W，绘出典型剖面及；图15-27可靠度计算剖面图；表15-
主应力等值线图以及边坡整体的最大主应力云图。从典型剖面的应力分布图可以看出，剖面附近的最大主应力（压应力），基本顺着坡面方向，并一直延伸到坡脚，这对边坡稳定性不利。而往边坡内部，最大主应力方向与水平轴的夹角逐步变大，直至铅直；由于岩土分界面的存在，使得其附近区域的最大主应力方向要比其它区域最大主应力方向的变化得大而且迅速，但并未影响主应力分布的总体走势。这些都表明边坡深部土体主要受铅垂方向的压应力作用，体现为受压屈服。从最大主应力图来看，主应力等值线平滑，几乎相互平行，很少出现突变，仅在岩土体分界面附近区域和坡脚区域产生不明显的应力集中效应，这表明凹形的边坡整体几何形态有效地降低了边坡的应力集中程度，这与张世雄、彭涛等人（2001）对深凹露天矿边坡稳定性的研究结论相一致。15.4.4 边坡可靠度分析图 15-27为根据典型剖面位移云图（如图 15-23所示）勾勒出的边坡的潜在破坏面，这一过程实现的具体步骤如下：步骤 将位移云图数据导入后处理软件tecplot，绘制出典型剖面的位移等值线图； 步骤2
将位移等值线的拐点的坐标以及剖面轮廓线各拐点坐标数据由tecplot中导出；
将导出的数据导入Slope/W，绘出典型剖面及潜在的破坏面。 图 15-27
可靠度计算剖面图表15-5为以简化Bishop法为基础，采用Sfosm法和蒙特卡洛模拟方法求得的边坡典型剖面的破坏概率，以及由Rosenblueth法求得的边坡三维整体破坏概率。表15-5
边坡可靠度计算成果Sfosm法 蒙特卡洛模拟法 Rosenblueth法1.40 1.48 1.59(1.60)＊＊1.83 2.122.373.36 ％ 1.70 ％ 1.07 ％提示：安全系数一栏中标＊号者为采用取变量均值求得的安全系数，其它为均值安全系数。从表15-5的可靠度计算结果来看，边坡整体的均值安全系数（或采用变量均值求得的安全系数）较高，相对于允许安全系数（Fs?1.15）有较大富余。然而，由这三种方法获得的边坡破坏概率，无论是整体的还是典型剖面的破坏概率都较高（从1.07％至3.36％），均处于露天矿边坡可接受的破坏概率范畴（3×10-3～10×10-3）（祝玉学，1993）之外，表明该工程处于较高的风险水平，需采取适当工程措施以降低风险。而之所以会出现均值安全系数和破坏概率“双高”的现象，其根本原因在于冰碛土自身抗剪强度的高变异特性（特别是c值变异系数达0.37）。表15-5的结果还显示，采用相同的分析对象和计算条件，简化一次二阶矩法得到的破坏概率稍高于蒙特卡洛模拟方法的计算结果，但从精度上来说，可满足实际工程可靠度初步分析的需要。而由Rosenblueth法求得的边坡均值安全系数（为1.59）与采用状态变量均值计算出来的安全系数（为1.60）非常接近，表明本次采用强度折减法与Rosenblueth法耦合进行三维空间边坡总体破坏概率的计算是成功的。15.5 本章小结（1）本研究充分利用太和铁矿冰碛土原位试验和室内试验成果的基础上，进行了冰碛土的三轴数值模拟试验并根据其试验结果，建立了较为合理的冰碛土抗剪强度模型。（2）本研究基于数值模拟平台，建立了有效整合数值分析方法、极限平衡分析方法和可靠度分析方法的边坡稳定性综合分析方法，从多角度分析了太和铁矿冰碛土边坡的稳定性。位移矢量和变形分析表明，边坡的潜在破坏主要以浅表层剪切破坏为主；边坡均值安全系数较高，但因参数不确定性大，致使破坏概率亦较高，处于不可接受的风险水平，需采取适当的工程措施以降低风险。（3）本研究虽然针对的是太和铁矿西端帮冰碛土边坡这一具体工程，但其强度参数的获取方式和多种分析方法综合应用的思路可供类似工程借鉴和参考。 第16章 阪神地震液化大变形分析土体的液化是由于孔隙压力的增大和有效应力的减小，导致土体由固体状态转变为液体状态的行为和过程。上世纪60年代以来世界上发生的多次大地震中出现了大量的液化破坏事例，引起了各国学者对液化问题的广泛重视和研究。土体液化产生的变形是地震液化研究的核心问题，引入流体力学的观点开展液化后大变形研究是一种较新的思路。这种流体力学的观点可以很好地解释包括建筑物的沉陷、地下管线的上浮、液化场地的侧向大变形等各种震害现象。目前这种分析方法尚处在初步阶段。本章将基于流体力学分析的液化后流动大变形本构模型开发到FLAC3D中，并对阪神地震中神户港码头震害进行数值模拟，为读者提供液化大变形分析的实例。 Equation Section 16本章重点：? Finn模型的二次开发? 在单元状态指示器中增加液化状态的显示 ? 复杂动力问题的分析步骤 ? 复杂场地的液化分析? 土体与结构的动力相互作用16.1 前言本章采用在FLAC3D基础上进行二次开发的方法验证液化后流动特性本构模型的适用性。具体做法是，在FLAC3D软件自带的Finn模型基础上，加入了通过试验得到的液化后流动特性本构模型，得到了能够反映土体液化后特性的PL-Finn (Post Liquefaction Finn) 模型。PL-Finn模型能够考虑土体在动荷载作用下的孔压积累与消散，以及土体达到液化时强度的降低及液化后强度的恢复。本章计算的对象是阪神地震中的神户港，神户港是日本第二大国际港口。日凌晨5时46分，日本兵库县南部发生了7.2级大地震，这是二战以来遭受破坏最严重的地震之一。在神户港区地面最大地震加速度达到0.6g，从而导致大量沉箱岸壁严重破坏。16.2 液化后流动本构模型及其在FLAC3D中的开发FLAC3D提供了可以计算土体液化的Finn模型，该模型是在Mohr-Coulomb模型的基础上增加了孔压的上升模式，可以模拟土体在动力作用下的超孔隙水压力的积累直至土体液化。土体的应力应变关系主要遵守Mohr-Coulomb准则，在计算中不能反映完全液化状态下土体的流动变形以及液化后土体的强度增长。作者根据空心圆柱样的动扭剪液化大变形试验和饱和砂土流动特性振动台试验的结果，总结出了一个液化及液化后流动特性本构模型，该模型考虑了液化及液化后状态下土体的变形特性。为了使该模型能够应用于实践，作者在FLAC3D软件的Finn模型基础上进行了改进，将液化及液化后的变形特性加入到Finn模型中。16.2.1 液化后流动本构模型液化后砂土流动特性本构模型的建立主要根据砂土的两种不同的状态：零有效应力状态和非零有效应力状态。对于零有效应力状态，可以用幂律函数来描述其剪应力\剪应变率之间的关系： ss式中，k0，n0为拟合参数。sn0??k????s （16-1）对于非零有效应力状态，根据试验发现，对于一定的应变率下，可以归纳出其表观动力粘度与超孔压比的关系： 或log(?)?k1s(1?ru)n1（16-2）s log()?k1s(1?ru)n1??（16-3）?s式中，k1s，n1s为拟合参数。式（16-1）~（16-3）为建立的一维本构模型，为了便于编程和软件实现，需要将这个本构方程推广至三维情况。本章采用广义剪应力q(式（16-4）)来代替方程（16-1）和（16-3）中的剪应力?。 式中，Sij为应力张量?ij的偏张量。q?（16-4）d?ij?ij可以分解为球应变率张量和偏应变率张量，再将偏应变率张量?对于剪应变率张量?分解dedf为两个分量：弹性分量??ij和流动变形分量??ij。 ddedf?ij?ij?ij?????（16-5）用流动剪应变率的概念来表示流动变形中的应变率，由于偏应变率张量的流动变形部分与偏应力张量是同轴的，因此流动剪应变率表示为： df????ij???23?q???S?ij?（16-6）?来代替本构方程中的剪应变率??。则式（16-1）和（16-3）变为：用流动剪应变率的概念? 和?0?0q0?k0??n（16-7） ?q?nlog?1??k1?1?ru?1?1???（16-8）?0和??1分表表示零有效应力状态和非零有效应力状态下的应变率，q0和q1分别表示其中，?零有效应力状态和非零有效应力状态下的广义剪应力。包含各类专业文献、应用写作文书、各类资格考试、外语学习资料、中学教育、专业论文、74FLAC及FLAC3D基础与工程实例等内容。　
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□ 陈 琦 陈朝清 李森林
　　摘要:采空区剩余沉降量计算是确定采空区危害程度的一种定量的方法,其可靠性、准确性和可操作性直接关系到采空区治理质量的好坏。本文通过FLAC3D数值计算方法对西沟新村基建下覆采空区剩余沉降量进行计算,经过与实测资料的对比,结果相一致,说明该计算方法准确可靠,可为基建下覆采空区质量检测以及剩余沉降量的计算方法提供有益的借鉴。
　　关键词:采空区;剩余沉降量;FLAC3D计算方法
　　1 序言
　　采空区的沉陷,除了开采过程中引起的沉陷外,在采矿沉陷稳定后,由于地下尚未充填密实的空间,在上覆荷载发生变化时,地面仍会产生沉降变形。而剩余沉降量是自工程建设开始后地表所产生的沉降。剩余沉降量包括部分已采采空区对地表影响还没有基本结束的沉降量和残余沉降量两部分。残余沉降量是指地表下沉基本结束以后,冒落带经过进一步的压密后的地表沉降量。本文通过西沟新村基建下覆采空区处理质量检测工程,采用FLAC3D数值模拟对采空区处理后的剩余沉降量进行计算,并与实际观测资料进行对比,取得较好的成果,为建筑物地基变形分析以及采空区治理质量检测提供了依据。
　　2 采空区剩余沉降量FLAC3D数值模拟计算方法
　　FLAC3D采用显式拉格朗日算法和混合-离散分区技术,可较为准确地模拟材料的塑性破坏和流动。据此可用于模拟土质、岩石和其它材料的非线性力学行为,使普遍应用的有限元程序难以模拟的复杂岩土工程问题得于解决,应用前景极为广阔,例如大变形、大应变、非线性及非稳定性系统(甚至大面积屈服/失稳或完全塌方)等问题,是岩土工程中应力场、变形场数值模拟的重要手段和工具。其采用显式有限差分法求解各种力场、变形场的控制微分方程,不需要形成刚度矩阵,也不需要通过迭代满足本构关系。仅通过本构关系,由应变直接计算应力;模拟时将计算区域划分为若干四面体单元,每个单元在给定的边界条件下遵循指定的线性或非线性本构关系,如果单元应力使材料屈服或产生塑性流动,则单元网格可以随着材料的变形而变形,直接应用显式有限差分格式来求解场的控制微分方程;于此同时,该法还采用了混合单元离散模型,可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形,尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等方面有其独到的优点。
　　3 工程实例
　　3.1 工程概况
　　阳泉市平定县西沟新村4-7#楼设计为4层带半地下室。基建地基座落于采空区上方。经调查证实,采空区为老采空区,已停采多年。开采厚度2.5m,单层开采;采空区埋深H≤50m,开采范围较小;停采后地表未见裂缝、陷坑和塌落,覆盖第四系地层区域地表每年均有一定量的沉降。为保证基建地基稳定,建设方对采空区及其上覆岩土体裂隙进行了全孔灌浆处理。
　　3.2 工程地质概况
　　阳泉市西沟新村基建场地采空区埋深16.8~50.2m,煤层厚度4.3~5.8m。顶底板岩石主要为泥岩、砂岩、石灰岩等,第四系覆盖层厚度为1~8m,具散体结构。场地地质构造主要受NE向向斜构造控制。由于构造运动挤压较弱,岩层较为平缓,覆岩主要岩层稳定,软硬互层,具块裂或板裂地质模型,相应之力学模型为弯曲折断模型。由于采空区形成时间较长,最早为解放前,稍晚为70-80年代开采,至今已有30-60年。
　　3.3模型的建立
　　本次数值模拟选择了该向斜核部区域为研究对象,建立了三维数值模型(见插图1)。三维模型分为六层,分别为第四系覆盖层、泥、砂岩互层、石灰岩、顶板、煤层(冒落带)、底板。模型范围尺寸250m×200m×45m,分初始应力状态、煤层开采状态、采空区处理后状态、基建加载状态四个状态进行模拟。
　　3.4计算参数的选择
　　根据室内力学试验以及结合工程经验等综合确定计算模型各岩土层的基本物理力学参数。
　　3.4.1 第四系覆盖层物理力学参数
　　第四系覆盖层是匀质的弹塑性地质材料,在材料达到屈服极限后,可产生较大的塑性流动。本次模型对第四系覆盖层(粉质粘土、残坡积土) 采用莫尔-库仑屈服准则。
　　fs=(σ1-σ3)-2c cosφ-(σ1+σ3)sinφ(1)
　　式中:σ1、σ3分别是最大和最小主应力;c、φ值分别为第四系覆盖层的粘结力和摩擦角。当f s < 0 时,土将发生剪切破坏。表1 给出了第四系覆盖层的物理力学参数。
　　3.4.2 各岩土层与煤层物理力学参数
　　根据场地调查结果,研究区域处于向斜核部,岩层趋于水平,节理裂隙较发育,为层状块裂结构,局部为层状碎裂结构。模型采用层状连续介质,通过强度折减来模拟节理裂隙的影响,由于岩石破坏后强度降低,产生弱化,这是莫尔-库仑准则所不能反映的,故模型对岩层和煤采用霍克-布朗强度准则:
摘自： 　　
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91FLAC3D中INTERFACE建模新方法在采空区模拟中的应用_姜庆红
??2008年第10期；文章编号:(2008)10?；计算机与现代化JISUANJIYUXIANDAI；总第158期；FLAC3D中INTERFACE建模新方法在采空；姜庆红,范慧鹤,李红英,李利彬；(1.郑州市公路管理局(计划科),河南郑州450；MethodofINTERFACEModelin；JIANGQing??hong,FANH
??2008年第10期文章编号:(13??03计算机与现代化JISUANJIYUXIANDAIHUA总第158期FLAC3D中INTERFACE建模新方法在采空区模拟中的应用姜庆红,范慧鹤,李红英,李利彬1112(1.郑州市公路管理局(计划科),河南郑州.河南省地质矿产勘察开发局水文二队,河南郑州450003)摘要:INTERFACE作为界面单元在FLAC3D软件中扮演着重要的角色,但由于INTERFACE单元的建模复杂性,是FLAC3D软件应用过程中一个难点。传统的做法有??分离法 和??移动组合法 两种,本文提出了更为简捷、更易理解的??依次建模法 。在建立如采矿区这样的复杂模型时,这种方法显得很有优势。关键词:FlAC3D;INTERFRACE;建模;采空区中图分类号:TP311.52????????文献标识码:AMethodofINTERFACEModelinginFLAC3DandUsenessofGoafModelingJIANGQing??hong,FANHui??he,LIHong??ying,LILi??bin1112(1.PlanOffice,ZhenghzouHighwayManagingBureau,Zhengzhou450015,C2.Hydrology2ndTeamofHenanProvincialBureauofGeo??explorationandMineralDevelopment,Zhengzhou450003,China)Abstract:INTERFACEplaysanimportantroleintheFLAC3Dsoftware.BecauseofthecomplexityofINTERFACEmodeling,itstillhassomedifficultyintheapplicationofFLAC3D.Apartandmoving??combinationaretwoconventionalmethodsofINTER??FACEmodeling.Thispaperproposesamoresimpleandstraightforwardmethodoforderingmodeling.Thismethodhastheadvan??tageinthemodelingofcomplexmodelssuchasgoa.fKeywords:FLAC3D;INTERFACE;goaf0??引??言FLAC3D没有可视化的建模界面,建模通过编程或者从其它软件导入来实现,所以在FLAC3D应用中,建模是最大的难点之一。INTERFACE应用广泛,但不易实现,是难点中的难点。FLAC3D有??分离法 和??移动组合法 两种传统的INTERFACE建模方法。笔者在做省道S237下伏采空区的模型时,发现这两种方法都难以满足复杂模型的需要。笔者在这两种方法的基础上进行了一些改进,提出了??依次建模法 。1??FLAC3D简介FLAC3D(FastLagrangianAnalysisofContinua)是美国ItascaConsultingGouplnc开发的三维快速拉格朗日分析程序,该程序能较好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时发生的破坏或塑性流动的力学行为,特别适用于分析渐进破坏和失稳以及模拟[1]大变形。FLAC包含零模型、弹性模型、德鲁克-普拉格模型、节理化模型、应变硬化-软化模型、双线性应变硬化??软化的节理化模型、双屈服模型、修正的剑桥粘土模型和霍克-布朗模型等10种弹塑性材料本构模型。另外,还支持用户自定义本构模型。FLAC有静力、动力、蠕变、渗流、温度五种计算收稿日期:基金项目:河南省交通厅公路管理局生产研究项目(200613)作者简介:姜庆红(1968??),女,山东牟平人,郑州市公路管理局(计划科)科长,高级经济师,研究方向:公路养护;范慧鹤(1968??),女,高级统计师,研究方向:公路养护;李红英(1969??)女,高工,研究方向:道桥管理;李利彬(1982??),男,河南濮阳人,河南省地质矿产勘察开发局水文二队工程师,硕士,研究方向:计算机数值模拟计算,地质灾害治理。??114计??算??机??与??现??代??化2008年第10期模式,各种模式间可以互相耦合,可以模拟多种结构形式,如岩体、土体或其他材料实体,梁、锚元、桩、壳以及人工结构如支护、衬砌、锚索、岩栓、土工织物、摩擦桩、板桩、界面单元等。FLAC可以模拟复杂的岩土工程或力学问题,在国内外,广泛用于土建、隧道、交通、采矿、地质、水利、石油等工程领域的数值计算、工程设计与研究等。3.1分离法分离法的思路是先把块体单元分组建好,然后将界面上两部分的接触网格分离为两部分,最后设置INTERFACE单元。实现程序及程序说明如下:;(1)建立下方块体单元组-Basegenzonebricksize333&p0(0,0,0)p1(3,0,0)p2(0,3,0)p3(0,0,1.5)&p4(3,3,0)p5(0,3,1.5)p6(3,0,4.5)p7(3,3,4.5)groupBase;(2)建立上方块体单元组-Topgenzonebricksize333&p0(0,0,1.5)p1(3,0,4.5)p2(0,3,1.5)p3(0,0,6)&p4(3,3,4.5)p5(0,3,6)p6(3,0,6)p7(3,3,6)groupToprangegroupBasenot;(3)使两部分的接触网格分离为两部分genseparateTop;(4)在两部分之间添加交界面单元interface1wrapBaseTop2??INTERFRACE单元简介INTERFACE单元在数字模拟中应用相当广泛,很多数值模拟软件都包含有这种单元。它可以模拟结构的接缝,不同材料、不同块体的接触面,以及岩石[2]的节理面等。如图1所示,FLAC3D中的INTERFACE由节点(NODE)和单元(ELEMENT)两部分组成,每个节点代表一定区域。INTERFACE可以与FLAC3D中的其它类型的单元相互作用。3.2移动组合法移动组合法的实现步骤是先在不同的位置分别建立两组块体,然后在一个块体的表面建立INTER??FACE,最后通过移动使两组块体在INTERFACE处组合起来,如图3所示。图1??INTERACE的组成3??传统建模方法在FLAC3D中INTERFACE单元常常与块体单元联合使用。INTERFACE单元建模的前提就是把预先设置INTERFACE的块体界面上的节点分开。这也是建立INTERFACE的难点之一。现以图2所示的模型为例分别介绍一下两种传统的建模方法。????(1)????????????????(2)??????????????(3)(1)建立两组分离的块体;(2)在下部的块体上表面建立INTERFACE;(3)移动上部块体使两部分接触????????????图3??移动组合法的实现过程移动组合法的实现程序及程序说明如下:;(1)建立下方块体单元组-Basegenzonebricksize333&p0(0,0,0)p1(3,0,0)p2(0,3,0)p3(0,0,1.5)&p4(3,3,0)p5(0,3,1.5)p6(3,0,4.5)p7(3,3,4.5)groupBase;(2)建立上方块体单元组-Topgenzonebricksize333&p0(0,0,2.5)p1(3,0,5.5)p2(0,3,2.5)p3(0,0,7)&p4(3,3,5.5)p5(0,3,7)p6(3,0,7)p7(3,3,7)groupToprangegroupBasenot图2??INTERFCE实例;(3)在Base组块体的上表面建立INTERFACEielm1)ori(1.5,1.??2008年第10期5,3)dist0.1姜庆红等:FLAC3D中INTERFACE建模新方法在采空区模拟中的应用groupBase;(2)在Base组块体的上表面建立INTERFACE??115;(4)移动Top组块体使两组块体接触inizadd??1.0rangegroupTop4??依次建模法以上两种传统方法在处理简单模型时,不失为好方法。但是,当建立具有很多节理面的复杂模型时,这两种方法显得力不从心。基于对INTERFACE原理的理解,笔者在处理较复杂的模型时发现一种更为简单的方法,称为依次建模法。4.1依次建模法的思路INTERFACE可以存在于块体单元的表面,也可以存在于距离很近的两组块体之间。FLAC3D会自动把距离很近的两个节点认为是一个节点,所以分离法必须先把结合在一起的节点分开,然后建立IN??TERFACE。这样就等于先把节点结合再分离,有点儿自寻烦恼。而对于移动组合法,先把两组块体拉得远远的,后来又拉到一起,要进行坐标和位置换算,也比较麻烦。为避免这两种方法的弊端,笔者尝试了依次建模的方法,在工程中的应用结果表明这样方法是切实可行的。所谓依次建模法,就是建立一组块体,然后就在其相应表面建立INTERFACE,再建立与之接触的另外一组块体。对于复杂的模型,交替建立块体和INTERFACE即可。4.2应用举例图4是依次建模法的实现过程:interface1facerangeplanenorm(??1,0,1)origin(1.5,1.5,3)dist0.1;(3)建立上方块体单元组-Topgenzonebricksize333&p0(0,0,1.5)p1(3,0,4.5)p2(0,3,1.5)p3(0,0,6)&p4(3,3,4.5)p5(0,3,6)p6(3,0,6)p7(3,3,6)groupToprangegroupBasenot4.3依次建模法的关键点依次建模法是直接用INTERFACE把两组块体分开的方法,其关键点体现在??依次 两字上,如果建立块体的顺序不合理就达不到预想的效果。所以建立模型之前,应对各组块体与INTERFACE的位置关系进行认真分析。笔者推荐自下而上、自左而右和自外而内的顺序,也就沿着FLAC3D中坐标的正方向依次建立块体和INTERFACE。5??依次建模法在采空区模拟中的应用煤矿采空区地质复杂、节理多,在模拟的过程中广泛用到INTERFACE。笔者把依次建模法应用于省道S237下伏采空区的建模过程中,使程序代码大大简化,整个模型也更容易实现。5.1建模选取截面图5为省道S237下伏采空区13勘查线的剖面模型,这个模型有4个倾斜的接触面。??????(1)????????????(2)????????????????(3)图5??采空区13勘查线剖面图模型????????????图4??依次建模方法实现过程(1)建立下部块体;(2)在下部的块体上表面建立IN??TERFACE;(3)建立上部块体5.2模型分析及建模顺序整个模型包含五种材料,由十九个组和四个IN??TERFACE组成,模型在Y方向(垂直于纸的方向)无变化。根据本文4.3提到的依次建模法的排序原则:自下而上、自左而右和自外而内(本模型内外无变化),建立模型,其顺序如图5中数字标识所示。(下转第119页)源程序和程序说明如下:;(1)建立下方块体单元组-Basegenzonebricksize333&p0(0,0,0)p1(3,0,0)p2(0,3,0)p3(0,0,1.5)&,3,.(3,,(3,.5)??2008年第10期沈萍萍等:珠三角地区咸潮入侵预警预报信息系统的总体设计[J].人民珠江,??44.??1193.6系统预留功能模块考虑到系统今后的升级扩展,备留业务接口、数据接口模块,能实现与其他系统的无缝对接以及数据的共享[14][5]??闻平,杨晓灵.珠海市乾务水厂取水泵站选址的比较分析[J].人民珠江,??43.[6]??张红兵.云南省地质灾害预报预警系统[J].云南地质,):297??302.[7]??岳晓.完善我国突发事件应急机制研究[D].中南财经政法大学硕士学位论文,2006.[8]??张景康,胡玉禄,王宁.山东省地质灾害气象预报软件开发简介[J].山东国土资源,):48??49.[9]??刘亚岚,王世新,等.遥感与GIS支持下的基于网络的洪涝灾害监侧评估系统关键技术研究[J].遥感学报,):53??57.[10]??张振兴,王翠茹,刘建峰,等.基于Web服务的模型库系统的研究与实现[J].华北电力大学学报,):78??81.[11]??周昭权,薛永生.一种基于关系数据库的构件式模型库研究[J].微机发展,):68??70.[12]??PrandleD.Salinityintrusioninestuaries[J].JournalofPhysicalOceanography,):.[13]??陈水森,方立刚,等.珠江口咸潮入侵分析与经验模型!!!以磨刀门水道为例[J].水科学进展,):751??755.[14]??曹建福,周理琴.基于构件的软件开发模型及其实现[J].小型微型计算机系统,):739??742.。4??结束语系统完全建成后可成为数字化珠江三角洲的一部分,从应用层实现了灾害的监控、预防等预警决策。下一步工作是进一步研究完善系统模型以及系统的实际运用。参考文献:[1]??IppenAT,HarlemanDRF.OneDimensionalAnalysisofSalinityIntrusioninEstuaries[R].Mississipp:iTechnicalBulletinNo.5,CommitteeonTidalHydraulics.WaterwaysExperimentStation,Vicksburg,1961.[2]??RigterBP.Minmiumlengthofsaltintrusioninestuaries[J].JournalofHydraulicEngineering,):.[3]??GillibrandPA.CalculatingexchangetimesinaScottishfjordusingatwo??dimensionallaterallyintegratednumericalmodel[J].Estuarine,CoastalandShelfScience,):437??449.[4]??李素琼,敖大光.海平面上升与珠江口咸潮入侵变化(上接第115页)81.[5]??王永胜,戴跃洪,罗中先.基于三维实体建模系统的机构仿真与分析系统研究[J].西华大学学报(自然科学版),):54??57.[6]??麻红宝,宋金龙,孙爱花.断续节理洞群渗流效应的数值模拟[J].山东建筑大学学报,):189??193.[7]??向学军,刘平,杨盛.基于LabVIEWSIT的过程控制系统仿真[J].三峡大学学报(自然科学版),):328??330.[8]??石争浩,冯亚宁,张遂南.基于HPI的神经网络图像匹配多处理机系统[J].北京航空航天大学学报,):.[9]??武崇福,刘东彦,方志.FLAC3D在采空区稳定性分析中的应用[J].河南理工大学学报(自然科学版),):136??140.[10]??黄乃斌,张向阳.近距离采空区下开采覆岩移动规律相似模拟研究[J].煤炭技术,):117??119.6??结束语依次建模法与??分离法 和??移动组合法 两种传统建模方法相比,思路清晰、代码简单,无需进行坐标和位置的换算,便于建立像采空区这样复杂的多界面模型,是一种值得推广的建模方法。参考文献:[1]??刘波,韩彦辉.FLAC原理、实例与应用指南[M].北京:人民交通出版社,2005.[2]??Itasca.FLAC??3Dversion2.0.User?smanual[M].Min??neapolis:ICG,1997.[3]??彭文斌.FLAC3D实用教程[M].北京:机械工业出版社,2007.[4]??欧阳秀兰,占文锋.断层模拟中FLAC模拟方法的对比研究[J].北京工业职业技术学院学报,):77??包含各类专业文献、生活休闲娱乐、中学教育、高等教育、行业资料、应用写作文书、幼儿教育、小学教育、91FLAC3D中INTERFACE建模新方法在采空区模拟中的应用_姜庆红等内容。