边坡稳定性分析的数值模拟

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1、1. FLAC3D数值模拟上机题计算模型分别如图1、2、3所示，边坡倾角分别为30、45、60，岩土体参数为：密度2500 kg/m3, 弹性模量E1108 Pa，泊松比0.3，抗拉强度t0.8106 Pa，内聚力C4.2104 Pa，摩擦角17，膨胀角20。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：1 kN/m3= 100 kg/m3剪切弹性模量：；体积弹性模量： 图1 倾角为30的边坡(单位：m) 图2 倾角为45的边坡(单位：m) 图3 倾角为60的边坡(

2、单位：m)实例分析：1）坡角为30时的边坡情况：计算代码（模式）：new ；开始一个新的分析gen zone brick p0 0 0 0 p1 100 0 0 p2 0 2 0 p3 0 0 40 &size 50 1 10 ；生成下面的矩形，沿x、y、z三房向分为50，1，10分gen zone brick &p0 40 0 40 p1 100 0 40 p2 40 2 40 p3 74.64 0 60 &p4 100 2 40 p5 74.64 2 60 p6 100 0 60 p7 100 2 60 &size 30 1 10 ；生成上面的梯形，沿x、y、z三房向分为30，1，10分f

3、ix z range z -0.1 0.1 ；固定模型底面fix x range x -0.1 0.1 ；固定模型左面fix x range x 99.9 100.1 ；固定模型右面fix y range y -0.1 0.1 ；固定模型前面fix y range y 1.9 2.1 ；固定模型后面model mohr ；库伦摩尔模型prop coh=4.2e4 ten=8e5 fric=17 ；力学参数赋值ini dens=2500set gra=0,0,-9.8 ；重力设置prop bulk 8.3e7 shear 3.85e7 ini zvel 0 ；z方向初始速度为0ini xdisp

4、 0 ydisp 0 zdisp 0 ；x y z方向初始位移为0plot create slope ；创建一个斜坡plot add axes ；添加坐标轴plot add block plot showsolve fos file slope3dfos.sav associated 强度折减法求解 图4网格剖分图 图5速度矢量图 图6速度等值线图 图7 位移等值线图最终计算边坡的稳定性系数为：Fs1.472）坡角为45时的边坡情况：代码：newgen zone brick p0 0 0 0 p1 100 0 0 p2 0 2 0 p3 0 0 40 size 50 1 10gen zone

5、brick &p0 40 0 40 p1 100 0 40 p2 40 2 40 p3 60 0 60 &p4 100 2 40 p5 60 2 60 p6 100 0 60 p7 100 2 60 & ；建立模型size 30 1 10fix z range z -0.1 0.1 ；固定底面fix x range x -0.1 0.1 ；固定左面fix x range x 99.9 100.1 ；固定右面fix y range y -0.1 0.1 ；固定前面fix y range y 1.9 2.1 ；固定后面model mohr ；摩尔库伦模型prop coh=4.2e4 ten=8e5

6、 fric=17 ；参数赋值ini dens=2500set gra=0,0,-9.8 prop bulk 8.3e7 shear 3.85e7ini zvel 0 range z 0 60 y 0 2 x 0 100 ；初始速度为0plot create xxx ；创建一个名为xxx的新视图plot add axes ；添加坐标轴plot add block ；根据不同的模型变量用不同的颜色绘出单元体面plot show ；屏幕上显示当前视图solve fos associated 自动查找安全因子，实施关联流动规则即膨胀角等于摩擦角solve fos file slope3dfos.sav

7、 ；前solvefos为自动查找安全因子，后半为把最后不平衡力写进指定的文件名中这最后两句可以一次写完：solve fos file slope3dfos.sav associated 图8 网格剖分图 图9 速度矢量图 图10 速度等值线图 图11 位移等值线图最终计算边坡的稳定性系数为：Fs1.133）坡角为60时的边坡：代码：newgen zone brick p0 0 0 0 p1 100 0 0 p2 0 2 0 p3 0 0 40 size 50 1 10gen zone brick &p0 40 0 40 p1 100 0 40 p2 40 2 40 p3 51.55 0 60

8、&p4 100 2 40 p5 51.55 2 60 p6 100 0 60 p7 100 2 60 &size 30 1 10 ；创建模型fix z range z -0.1 0.1 ；固定底面fix x range x -0.1 0.1 ；固定左面fix x range x 99.9 100.1 ；固定右面fix y range y -0.1 0.1 ；固定前面fix y range y 1.9 2.1 ；固定后面model mohr ；摩尔库伦模型prop coh=4.2e4 ten=8e5 fric=17 ；参数赋值ini dens=2500set gra=0,0,-9.8 prop

9、bulk 8.3e7 shear 3.85e7ini zvel 0 range z 0 60 y 0 2 x 0 100 ；初始速度为0plot create slope ；创建一个斜坡plot add axes ；添加坐标轴plot add blockplot showsolve fos file slope3dfos.sav associated ；强度折减法求解 图12 网格剖分图 图13 速度矢量图 图14 速度等值线图 图15 位移等值线图最终计算边坡的稳定性系数为：Fs0.94。4）模拟开挖过程：选取坡角为60情况下，模拟边坡开挖过程中边坡稳定性系数的变化。网格剖分图如下图16，拟

10、要开挖有二个部分，每次开挖后计算的边坡稳定性系数Fs=1.24。/建立网格模型/newgen zone wedge p0 51.55 2 60 p1 60 2 60 p2 51.55 0 60 p3 40 2 40 p4 60 0 60 p5 40 0 40 size 8 1 20 group 1 ；开挖块体一gen zone brick p0 50 0 50 p1 53 0 50 p2 50 2 50 p3 60 0 60 p4 53 2 50 p5 60 2 60 p6 63 0 60 p7 63 2 60 size 3 1 10 group 2 ；开挖块体二gen zone brick

11、p0 53 0 50 p1 100 0 50 p2 53 2 50 p3 63 0 60 p4 100 2 50 p5 63 2 60 p6 100 0 60 p7 100 2 60 size 47 1 10 gen zone brick p0 40 0 40 p1 100 0 40 p2 40 2 40 p3 50 0 50 p4 100 2 40 p5 50 2 50 p6 100 0 50 p7 100 2 50 size 50 1 10gen zone brick p0 -0.8 0 0 p1 100 0 0 p2 -0.8 2 0 p3 -0.8 0 40 p4 100 2 0 p5 -0.8 2 40 p6 100 0 40 p7 100 2 40 size 84 1 20 ；创建模型fix z range z -0.1 0.1 ；固定底面fix x range x -0.9 -0.8