邊坡模型
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2022-04-25
邊坡模型的視頻教程
PFC簡單入門級教程
二、采用雙球驗證講解一下線性接觸以及pb模型中的參數(shù)機理 三、從0開始編寫非膠結(jié)土雙軸算例 四、生成一個簡單的砂土邊坡模型。 五、講解一下膠結(jié)土的雙軸，會講一下微裂紋的機理，然后簡單做一下預(yù)制裂縫巖石的裂紋擴展 六、講解一下圓柱形常規(guī)三軸試驗的過程 進階1：成樣方法 進階2：繪制應(yīng)力十字架 進階3：參數(shù)標(biāo)定簡單講解 進階4：利用slot實現(xiàn)多重分組
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邊坡模型的實例教程
案例邊坡尺寸如下圖4所示，邊坡只包含一種土體，其重度
，粘聚力
，內(nèi)摩擦角φ=30°。
整個分析過程中不考慮地下水的影響。
Giam和Donald計算得到的安全系數(shù)為1.00。
圖4 邊坡模型
在DeepEX中建立圖4所示邊坡模型時，可以在【修改地表形狀-放坡選項】對話框中設(shè)置邊坡參數(shù)。各類參數(shù)按照圖5輸入即可得到如圖6所示的邊坡模型。
圖5設(shè)置邊坡形狀參數(shù)
圖6 DeepEX中建立的邊坡模型
建立模型之后，即可在【邊坡】選項中勾選【整體穩(wěn)定性分析】，然后點擊【選項】按鈕，在彈出的【邊坡穩(wěn)定性分析選項】對話框中進行分析設(shè)置，具體如圖7~8所示。邊坡穩(wěn)定性分析設(shè)置中最核心的操作是確定計算的搜索范圍，包括滑弧圓心以及半徑搜索區(qū)域的設(shè)置。確定搜索范圍后，DeepEX采用區(qū)格搜索法來計算最危險滑動面。區(qū)格搜索法是指將搜索區(qū)域劃分成小的區(qū)格，在每一個區(qū)格點計算出一個安全系數(shù)，再對所有安全系數(shù)進行比較，找出最小安全系數(shù)，其所對應(yīng)的滑動面即為最危險滑動面。該方法的特點是搜索范圍廣，不會陷入局部極小值，適合計算機計算。
由于本案例較為簡單，邊坡分析中主要涉及到邊坡分析中的分析方法、圓弧中心以及半徑搜索三個具體標(biāo)簽。在【分析方法】中選擇畢肖普法。在【圓弧中心】中可以設(shè)置滑動圓弧圓心的搜索區(qū)域，為了盡可能得到最小安全系數(shù)，可以將搜索范圍確定在一個相對較大的區(qū)域內(nèi)。一般搜索區(qū)域水平方向應(yīng)該覆蓋從坡頂?shù)狡碌椎姆秶Q直方向應(yīng)該為3-4倍坡高，對于一些復(fù)雜情況的邊坡需要通過多次試算來確定具體的搜索范圍。本例設(shè)為從坡底到坡頂?shù)囊粋€30m×40m的矩形區(qū)域，具體參數(shù)見圖7。在【半徑搜索】中可以利用不同方法設(shè)置圓弧半徑的搜索范圍。
展開 由于三維邊坡模型比較復(fù)雜，所以其模型的建立大都借助其他軟件來實現(xiàn)。仿真分析,有限元,模擬,計算,力學(xué),航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,Fluent
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我這次主要用一個例子（見下圖）來介紹一下在ansys中建立不規(guī)則巖質(zhì)邊坡模型的思路。希望能和各位朋友共同交流，進步。SimWe仿真論壇WoH9Y9R4{ o v M0q6|
對于三維巖質(zhì)邊坡模型的建立，一般來說有兩種方法xCZ X&o9|;P
1、平面法仿真分析,有限元,模擬,計算,力學(xué),航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,Fluent,CFD,CAE,CAD,CAM9v"iPb^(S
根據(jù)地形地質(zhì)平面圖來建立模型的方法，這種方法建議參考sch版主的surfer與ansys結(jié)合的建模方法這種模型一般適合于均質(zhì)體的模型，另外，對于沉積巖層且不考慮風(fēng)化卸荷的模型也適用。均質(zhì)體就不多說了，對于沉積巖層，因其沉積面近似平面，可以在ansys中通過工作平面切割體的方法來把不同的巖層分割為不同的體。（關(guān)于曲面切割體我沒有做過，歡迎達(dá)人就此問題作出補充）DI?5{C`
2、剖面法
在某些情況下，邊坡上局部區(qū)域發(fā)育有第四系的堆積體，其與基巖的分界線在平面圖上反映不出來，另外巖體中的風(fēng)化卸荷面也是一個不規(guī)則的曲面，而且一般還包括強卸荷面，弱卸荷面等。這樣只通過平面圖獲取不到足夠的信息，這種情況下就要通過剖面來實現(xiàn)了。我在這里詳細(xì)介紹一下剖面法的思
盡量多多學(xué)習(xí)吧
展開 繪制邊坡模型變形圖
plnsol,u,x !繪制邊坡模型水平方向位移云圖
plnsol,eppl,eqv !繪制邊坡模型塑性應(yīng)變云圖
!邊坡在強度折減系數(shù)F=1.6時結(jié)果分析
Resume,'F1.6','db' !讀入邊坡在強度折減系數(shù)F=1.6時
set,1,last !讀入后一個子步
pldisp,1 !繪制邊坡模型變形圖
plnsol,u,x !繪制邊坡模型水平方向位移云圖
plnsol,eppl,eqv !繪制邊坡模型塑性應(yīng)變云圖
!邊坡在強度折減系數(shù)F=1.8時結(jié)果分析
Resume,'F1.8','db' !讀入邊坡在強度折減系數(shù)F=1.8時
set,1,last !讀入后一個子步
pldisp,1 !繪制邊坡模型變形圖
plnsol,u,x !繪制邊坡模型水平方向位移云圖
plnsol,eppl,eqv !繪制邊坡模型塑性應(yīng)變云圖
!
展開 求解不收斂命令提示框
位移云圖
等效塑性應(yīng)變云圖
強度折減系數(shù)F=3.0時計算結(jié)果分析
不同折減系數(shù)下特征點位移分布圖
結(jié)論分析
1）從邊坡模型變形圖分析
從邊坡變形圖看，隨著強度折減系數(shù)F的增加，邊坡變形加大，當(dāng)F=2.28時，解不收斂，從上述等效塑性應(yīng)變云圖可看出，此時邊坡破壞面近似圓弧型，說明此時邊坡已經(jīng)不安全，塑性應(yīng)變已經(jīng)產(chǎn)生貫通現(xiàn)象，極易引起失穩(wěn)現(xiàn)象。
2）從邊坡水平方向位移云圖分析
邊坡水平方向位移隨強度折減系數(shù)F的增加產(chǎn)生很大波動，剛開始，隨F增加，水平位移慢慢增大，當(dāng)F=2.4以后，邊坡模型的水平位移開始增加，當(dāng)F=2.28后，水平方向位移開始急劇下降，當(dāng)F=2.28時，邊坡模型的水平方向位移達(dá)到6.786cm，之后位移發(fā)生突變。
3）從塑性應(yīng)變云圖分析
從邊坡模型的塑性區(qū)云圖看，也隨著強度折減系數(shù)F的增加，塑性應(yīng)變從無到逐漸增大，塑性區(qū)也從無到逐漸增大，當(dāng)F=2.28時，塑性區(qū)貫通到坡頂，并且此時解不收斂，表明此時邊坡已經(jīng)破壞，因此，該邊坡的模型的安全系數(shù)應(yīng)該是2.28。
此外，還可以從邊坡垂直方向位移以及關(guān)鍵點位移（如坡腳和坡頂）來判斷邊坡穩(wěn)定性。
展開 3 FLAC3D使用IMASS模型
為了調(diào)用IMASS模型，F(xiàn)LAC3D使用如下命令：
model config imasszone cmodel assign imass
模型輸入的參數(shù)有六個：
(1) 巖石密度;
(2) Hoek-Brown準(zhǔn)則中的GSI；
(3) 原巖單軸抗壓強度UCS；
(4) Hoek-Brown準(zhǔn)則中的材料常數(shù)mi;
(5) 原巖的模量;
(6) 臨界塑性剪應(yīng)變系數(shù)。
zone initialize density 2500zone property in_mod_youngintact 2.5e10zone property in_stren_gsi 45zone property in_stren_mi 15zone property in_stren_ucsi 60e6zone property in_bulking_dil 10zone property in_weak_multecrit 1.0
4 邊坡穩(wěn)定性分析
使用Hoek-Brown本構(gòu)模型計算邊坡穩(wěn)定性，通常需要預(yù)定義巖體的損傷，使用擾動因子(D因子)和假設(shè)巖體的彈性-完全塑性行為來表示邊坡面由于爆破和應(yīng)力松弛(可延伸至坡面后30%的邊坡高度)引起的強度減弱。在IMASS中，由于考慮了巖體峰值和后峰值強度包絡(luò)線，因此可以模擬巖體發(fā)生塑性變形時在這些包絡(luò)線之間的應(yīng)變軟化，這就消除了根據(jù)主觀的D因子來預(yù)定義坡面的破壞程度。
展開 
邊坡模型的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
邊坡模型的最新內(nèi)容
（組委會）陸亮（組委會）138（組委會）1821（組委會）9172（組委會）
展品范圍：
1.邊坡新技術(shù)應(yīng)用展區(qū)：邊坡(滑坡)穩(wěn)定性評估方法、分析計算模型;邊坡安全性評估三維智能信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用;滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害與邊坡安全工程、邊坡地震防控;邊坡柔性防護技術(shù)、產(chǎn)品及其應(yīng)用;邊坡三聯(lián)生態(tài)防護技術(shù)及工程應(yīng)用;邊坡防護、支護及邊坡加固技術(shù);高陡邊坡開挖技術(shù)控制;高陡邊坡的勘察和設(shè)計;高陡邊坡治理的質(zhì)量監(jiān)管
圖1 邊坡模型示意圖
表1 斜坡面土體物理力學(xué)參數(shù)
2 邊坡降雨入滲數(shù)值模擬
2.1 降雨強度對邊坡滲流的影響
在ABAQUS數(shù)值模擬中，降雨強度可以表示為單位流量q(m/h)。通過設(shè)置降雨邊界條件實現(xiàn)降雨入滲模擬。斜坡前后及地面采用固定約束邊界，以限制邊坡在該方向上的位移。邊坡除邊界位移條件限制外，還需設(shè)置孔隙水壓邊界條件。
鄭穎人等利用ANSYS 建立了邊坡模型，模擬了邊坡開挖和加固工程。王偉興等結(jié)合工程實例，研究了應(yīng)力場與滲流場耦合作用下的邊坡失穩(wěn)，并基于Geostudio 分析了多種水力梯度下的邊坡安全系數(shù)，運用FLAC 分析了抬升塑性區(qū)的變化。王培濤等結(jié)合工程案例，基于顆粒流離散元法研究了邊坡開挖擾動前后的變形行為，并計算了相應(yīng)的安全系數(shù)。
閔博士對仿真組件中數(shù)據(jù)同化模型、非飽和-非穩(wěn)定滲流仿真模型、有限元強度折減法邊坡穩(wěn)定分析模型、基于網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)的剛體極限平衡法邊坡穩(wěn)定分析模型和大壩抗震動力學(xué)分析模型也進行了詳細(xì)闡述。
參會嘉賓對閔博士的報告內(nèi)容表現(xiàn)出強烈興趣，并在會后與遠(yuǎn)算進行了深入探討。
2、二維均質(zhì)分析模型，模型尺寸如下：
圖1 模型尺寸
圖2 邊坡建模模型
3、設(shè)置材料及截面特性
（1）設(shè)置為soil，材料設(shè)置力學(xué)—彈性—彈性，彈性模量E=100MPa,泊松比v=0.35。
（2）力學(xué)—Plasticity—Mohr-Coulomb Plasticity命令，C、Φ（摩擦角、剪脹力）。
Soil Profile的作用是定義材料邊界，以此作為基礎(chǔ)模板，使用Boundaries > Add External Boundary，在此基礎(chǔ)上使用Boundaries > Add External Boundary產(chǎn)生邊坡模型，也可以在此基礎(chǔ)上手動增加材料邊界Boundaries > Add Material Boundary。
[4] 李恒，雷少剛，黃云鑫，等.基于自然邊坡模型的草原煤礦排土場坡形重塑[J].煤炭學(xué)報，2019，44(12) : 3830-3838.
[5] 陳勝華，胡振琪，陳勝艷.煤矸石山防自燃隔離層的構(gòu)建及其效果[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(2) : 235-243.
圖4 邊坡模型
在DeepEX中建立圖4所示邊坡模型時，可以在【修改地表形狀-放坡選項】對話框中設(shè)置邊坡參數(shù)。各類參數(shù)按照圖5輸入即可得到如圖6所示的邊坡模型。
3 邊坡模型
下面所示的邊坡模型共有7列，其中x,y,z是塊體中心點的坐標(biāo)，dx,dy,dz是塊體的邊長，material是材料名稱。
4 應(yīng)變軟化
歷史上，巖石應(yīng)變軟化來自于采礦工程礦柱穩(wěn)定性和自然崩落法礦石破碎的研究【應(yīng)變軟化模型(Strain-Softening and IMASS)；應(yīng)變軟化的礦柱穩(wěn)定性(Pillar Stability with IMASS Model)---寬高比對礦柱強度的影響；應(yīng)變軟化模型IMASS邊坡穩(wěn)定性分析】。
