1 引言

使用FLAC3D計算邊坡的安全系數(shù)需要一定的技巧，或者說計算本身帶有很大的不確定性。下面結合一位同學提的問題，討論了計算時需要考慮的一些事項。

2 factor-of-safety

Itasca軟件都提供了自動計算安全系數(shù)的功能，在UDEC中，使用block factor-of-safety命令，在FLAC3D和3DEC中使用model factor-of-safety命令。這個命令能夠自動產(chǎn)生三個階段的狀態(tài)以及相應的安全系數(shù)，即Init, Stable和Unstable。 計算原理是廣為使用的強度折減法。

邊坡剪切強度折減分析(Shear Strength Reduction Analysis)

FLAC/Slope的強度降低過程(Strength Reduction Procedure)

3 考慮的問題

(1) 對于自然形成的邊坡，一般來說邊坡材料和位于邊坡下的“地基”材料基本上相同，因此在大多數(shù)情況下沒有必要把這二者分開設置，形成不同的"Group", 這與人工建造的【排干和不排干條件下堤壩的穩(wěn)定性分析(stability of an embankment)】堤壩不一樣，堤壩由于水壓力和固結作用，邊坡的破壞面可能會擴展至堤壩地基中，但自然形成的邊坡不會出現(xiàn)這種情況。當然，由于風化作用和地質(zhì)構造，可以把邊坡上的材料根據(jù)實際情況設置成不同的材料"Group”。

(2) 自然形成的邊坡通常只考慮重力即可，因此需要在計算安全系數(shù)之前使用model gravity命令以形成自重應力場，也可以使用zone initialize-stresses命令進一步初始化單元應力。

(3) 計算安全系數(shù)必須是在小應變狀態(tài)下進行的，因此必須在開始計算前使用model large-strain off命令。在UDEC中使用block large-strain off命令或block small-strain都可以。

(4) 在計算安全系數(shù)前最好讓系統(tǒng)達到平衡狀態(tài)，盡管這不是必須的，使用model solve elastic命令或model solve convergence命令。在UDEC中使用block solve ratio 1.0E-5 elastic命令。

(5) 在計算安全系數(shù)前考慮要不要啟動節(jié)點混合離散化NMD算法，NMD的討論參看下面的鏈接：

壓縮試驗模擬考慮的幾個問題(本構模型和NMD算法)

耦合模擬---3DEC中的有限元塊體([feblock]Finite element blocks in 3DEC)

(6) 在計算安全系數(shù)之前考慮要不要把所有節(jié)點的位移和速度初始化, 例如zone gridpoint initialize displacement (0,0,0)，UDEC使用block gridpoint init命令初始化。

(7) 當使用三維模型模擬一個二維平面應變問題時，沒有必要把y方向的長度設置成大于一個單位厚度的數(shù)值，因為這可以大大減少運行時間但不損失結果精度。

(8) 當邊坡需要錨固時，錨固的起始位置點必須與邊坡面的網(wǎng)格點連接在一起，否則錨固不起作用。Itsaca軟件不像其它軟件可以直接用鼠標布置錨桿位置，為了精確地定位點的位置，需要使用gp.near函數(shù)獲得錨固的起始位置點。

(9) 使用強度折減法計算安全系數(shù)，其位移可能不是真實的位移，以前在Plaxis的模擬中也討論過類似問題，因此不必太多在意位移，主要檢查安全系數(shù)和應變剪切帶的形成。

(10) 迄今為止，有一個問題沒有解決。盡管在計算安全系數(shù)時不必在意位移，錨固后的安全系數(shù)確實比沒錨固時的安全系數(shù)提高了，但最大位移量確實比沒錨固時的最大位移量大。這個問題還在繼續(xù)考慮中。。。。。