1 引言

傳統的巖石邊坡穩定性分析方法通常涉及使用經驗方法來估計巖體的連續強度準則，巖體由大量斷裂的巖石組成，當原巖和不連續都發生屈服時，巖體發生整體破壞。描述巖體的困難在于不可能直接測試大范圍巖石的破壞。因此，經常使用經驗方法來估計巖體強度準則的參數。比如Hoek-Brown準則, 不過這種方法忽略了許多重要的方面，如尺寸效應或局部破壞可能在連接介質中傳播的復雜過程, 例如通過巖橋的斷裂。Cundall, P. A. and B. Damjanac. (2009) 提出了一個新的模型Slope Model 用來克服這種局限. 這個筆記總結了先前的內容, 并在此基礎之上作了進一步解釋.  

耦合的網格/離散單元法模擬巖石粘結塊體

巖土邊坡的破壞類型(C3)(Failure types of slope)

離散格點方法(Lattice-Spring Method)

網格-彈簧(Lattice-Spring-Based)方法

邊坡工程---巖體邊坡的破壞模式

屈曲傾倒破壞(flexural toppling failure)

索引文件保存在下面的數據集里:

Lattice-Spring Method.txt

Synthetic Rock Mass.txt

Conventional design methods for rock slopes

Based on Micromechanics

Selected Slope Model Publications

..\lattice spring model

2 SRMTools的工作原理

離散格點方法或者稱網格-彈簧方法(LSM, Lattice-Spring-based Method) 由Cundall and Damjanac (2009)提出，用來分析脆性斷裂巖體邊坡的穩定性，這項研究的結果是形成了一個計算機軟件Slope Model---SRMTools (Version 3.0.13)。之后主要由Itasca公司內部和加拿大的一些大學包括UBC, University of Alberta, SFU，Laurentian University的巖石力學研究人員擴展和驗證了這項研究。SRMTools的不連續由用戶指定的離散斷裂網絡DFN生成。SRMTools旨在模擬巖體的變形行為，其中破壞是滑移，節理張開和原巖破壞的組合。SRMTools能夠模擬巖體的純力學行為以及耦合的流體-力學相互作用行為。SRMTools從用戶指定的DFN得出的節理形狀，然后對節理網絡內的非穩態流體流動和壓力進行模擬，地下水可以在節理和巖石中流動，當新的裂縫形成時，流動網絡也會自動擴展。

SRMTools采用了SRM技術, SRM允許沿著節理面滑動和張開以及在完整巖石中的斷裂。不過, 以前的SRM模型基于PFC3D，而SRMTools采用了由彈簧連接的點狀質量組成的網格來代替PFC3D的球和接觸. 在LSM中，完整巖石用隨機的節點組合來表示，這些節點在三維空間中用無質量的彈簧相互連接。SRMTools中的離散格點模型與PFC中的BPM模型類似，只是顆粒在格子節點上表示為集中的點質量，接觸點在法向和剪切方向上都用彈簧表示。換句話說，它將PFC模型中的顆粒用節點代替，用彈簧表示鍵與鍵之間的接觸，完整的巖石斷裂用彈簧的斷裂來表示。這樣計算效率更高。LSM使用了SJM的修正版本, 仍然允許通過彈簧的斷裂和節理滑移來實現斷裂. 通過創建一個合成巖體模型SRM, 允許節理滑動和張開以及完整巖石的斷裂。 節點位置源自 PFC 中周期空間模式(periodic-space mode )中顆粒的中心，節點位移使用牛頓第二運動定律計算，彈簧使用線性力-位移關系。通過對模型內的所有結點求解運動方程(包括三個平移和三個旋轉分量)。

3 參考文獻

[1] Cundall, P. A., and B. Damjanac. (2009) “A Comprehensive 3D Model for Rock Slopes Based on Micromechanics,” in Slope Stability 2009 (Proceedings, International Symposium on Rock Slope Stability in Open Pit Mining and Civil Engineering, Santiago, Chile, November 2009). Perth: Australian Centre for Geomechanics. 10 pages.

[2] Lorig, L., P. A. Cundall, B. Damjanac and S. Emam. (2010) “A Three-Dimensional Model for Rock Slopes Based on Micromechanics,” in Proceedings, 44th U.S. Rock Mechanics Symposium/5th U.S.-Canada Rock Mechanics Symposium (Salt Lake City, June 2010), Paper No. 10-163. Alexandria, Virginia: ARMA.

[3] Damjanac, B., P. A. Cundall and Varun. (2013) “Validation of Lattice Approach for Rock Stability Problems,” in Proceedings, 47th US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium (San Francisco, California, June 2013). ARMA 13-488. Alexandria, Virginia: ARMA.