隧道開挖的BBM模擬---產生幾何模型

隧道開挖的BBM模擬---產生幾何模型的圖1

1 引言

開挖邊界圍巖由應力誘發的巖體損傷,通常使用有限元方法附加損傷力學的一些算法進行模擬,這種模擬途徑很難用于預測巖體加固對地層行為的影響以及準確模擬巖橋的破壞特征,近年來BBM方法【粘合塊體模擬BBM(Bonded Block Modeling)】逐漸用來克服這些限制,例如Walton(2020)[Advances In Bonded Block Modeling]使用BBM模擬了隧道支護;Al-E'Bayat(2020)[Numerical Investigation of Rock Bridge Effect on Slope Stability Using Bonded Block Modeling Method]使用BBM模擬了巖橋的破壞;Sinha(2021)[Investigation of pillar damage mechanisms and rock-support interaction using Bonded Block Models]使用BBM分析了礦柱的損傷以及巖石和支護之間的相互作用。

基于過去Itasca 3DEC 5.0版本發展的一個代碼,在最新的7.0版本中進行了改進,如大家所知道的一樣,7.0版本在命令句式上發生了巨大變化,這個筆記簡要記錄了發生的主要變化,同時在一個新的項目中進行了相應的試驗。

2 幾何模型

模擬的第一步是生成所期望的塊體模型,同時定義隧道的幾何形狀,為下一步開挖作準備。下面簡要記錄5.0到7.0版本句式的變化。

(1) 引入model命令。model命令用來檢查或改進總的模型狀態。

model calmmodel configuremodel creepmodel cyclemodel deterministicmodel displaymodel domainmodel factor-of-safetymodel gravitymodel historymodel largestrainmodel listmodel mechanicalmodel newmodel randommodel restoremodel savemodel solvemodel stepmodel title

(2) 引入program命令。program命令用來對整個程序運行的狀態進行控制,大多數情況下可以省略掉program。不過,在使用Python調用命令時,建議加上program,不加的話有時可能與Python的內置命令相沖突。

program call program continue program customer-title-1 program customer-title-2 program directory program echo program echo-line program exit program floating-point-check program list program load program log program log-file program mail program notice program pagination program pause program playback program quit program return program stop program system program threads program undo program warning

(3) 引入block create命令。block create命令用來產生基元幾何形狀,代替了原來的poly命令。

block create brickblock create drumblock create polyhedronblock create groupblock create prismblock create tetrahedronblock create tunnelblock create wall

(4) 引入block zone命令。block zone命令用于對塊體單元的操作。

block zone generateblock zone list poly

(5) 引入block hide range命令。

block hide range groupblock hide range position-xblock hide off

(6) 引入block cut joint-set命令。

建立幾何模型的總體步驟如下:(a) 產生BBM區域的塊體;(b) 產生BBM頂和底的彈性邊界區(elastic_boundary);(c) 產生隧道區域;(d) 劃分單元,最后結果如下圖所示。

隧道開挖的BBM模擬---產生幾何模型的圖2

3 試驗項目

下圖所示的是試驗項目初步的幾何模型,與上述項目不同之處是增加了四條穿過隧道的節理,試驗過程正在進行之中。

隧道開挖的BBM模擬---產生幾何模型的圖3

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