節理
關注創建者：某人的QQ 創建時間：2021-03-29
節理的視頻教程
ANSYS/ls-dyna動態壓縮劈裂（SHPB）破壞形態調試經驗及三維節理創建講解
2.對動態沖擊壓縮、動態劈裂模型進行調試，并講解不同接觸類型對破壞效果及曲線的影響，對空節理、充填節理試件的接觸類型進行調試，解決試件本身網格穿透的問題。 3.介紹各種三維節理的創建方式，節理創建方法可適用于大尺度模型中層理、裂隙的模擬中。
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LS-DYNA張開空節理和充填節理巖體爆破模擬
本課程包括建模、k文件修改、參數賦值和邊界條件施加及后處理，講解詳細，包括張開型空節理和充填節理兩種教學。第一節為結果展示，感興趣的可以免費觀看。視頻中k文件可在附件中下載。如對學習有幫助，期待得到5星好評。
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Hypermesh建模+LS-DYNA計算實現三維粗糙節理巖體剪切模擬
在LS-DYNA中實現了三維粗糙節理巖體的剪切數值模擬。主要包括3節課：（1）首先采用Rhino與Hypermesh聯合建立粗糙節理巖體結構化（六面體）網格模型并導出K文件；（2）將K文件導入LS-Prepost中添加相關關鍵字后使用LS-DYNA進行計算；（3）最后在利用LS-prepost進行數據和圖片的導出。
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節理的實例教程
1 引言
沖擊地壓的研究一方面需要考慮動載荷, 另一方面需要考慮復雜地質條件下節理巖體的漸進損傷, 因此我們計劃的模型是DFN+Dynamic+C-Y, 其中C-Y表示連續屈服節理模型(continuously yielding joint model). 這個筆記簡要回顧了連續屈服節理模型的背景.
礦山沖擊地壓控制(Coal Mine Burst Prevention Controls)
巖爆和沖擊地壓災害分類(Rock Burst Hazard)
2 C-Y模型的功能
沖擊地壓會使節理巖體通過相當復雜的載荷路徑。為擬合實驗室試驗而開發的經驗模型僅對適用于簡單的加載條件。更普遍的情況需要在曲線或其他任意假設之間進行插值。Cundall 和 Hart (1984) 提出的連續屈服節理模型(C-Y)旨在以簡單的方式模擬剪切狀態下節理漸進損傷的內部機理。C-Y模型使用了類似于Dafalias and Herrmann (1982) 提出的土的"邊界表面"概念，為動態模擬提供連續的滯后阻尼。我們在機器地基(土動力學)的模擬中曾經使用過這個概念. Cundall和Lemos(1990年)通過研究地震事件引起的巖層不穩定性, 顯示了C-Y模型的應用.
C-Y模型比標準的Mohr-Coulomb 節理模型更逼真，因為C-Y模型試圖考慮物理測試中觀察到的一些非線性行為，如節理剪切損傷、法向剛度依賴于法向應力以及隨著塑性剪切位移的增加膨脹角逐漸降低。C-Y模型能夠自動顯示通常觀察到的巖石節理的峰值/殘余行為, 計算產生峰值和殘余節理行為累積的損傷. C-Y模型還可以具有非線性剛度, 屈服極限基于巖石的彈性剛度，摩擦角，粘結力, 抗拉強度以及膨脹特性。
展開 ，用于模擬域內的節理和裂縫，優點是不需要與網格相連接，節理會穿過單元，能夠隱式地捕獲節理的影響，如下圖所示。
在XFEM中，域的離散化與節點位置無關。富集的節點被添加到所有與節理相交的單元中，根據單元中節理的數量，對每個節點增加額外的自由度。XFEM獨立于有限元網格，可以在域內定義任意數量的節理，XFEM能夠處理滲流和動態分析以及各種結構元。
3 模型驗證
一個巖石邊坡邊坡角55°，邊坡高260m, 單位重量26.1kN/m^3，泊松比0.26，彈性模量9072MPa, 剛度按各向同性處理，強度按Mohr-Coulomb準則處理，峰值內摩擦角43°，峰值粘結力0.675MPa，抗拉強度為0，不考慮殘余強度。節理法向剛度100GP/m, 切向剛度10GPa/m, 節理抗拉強度為0，節理峰值內摩擦角40°，節理峰值粘結力0.1MPa, 不考慮節理殘余強度。下面觀察在不同節理模式下邊坡的變形。
(1) Voronoi模型
按平均節理長度10m生成不規則的Voronoi節理網絡，最大位移量為0.11m，屈服的節理主要分布在邊坡頂部和邊坡面附近，部分節理的屈服豎向貫通，形成了類似裂縫的斷裂路徑。
(2) Baecher模型
Baecher模型的特點是跡長呈對數正態分布【離散斷裂網絡DFN模型---Baecher Model；FLAC3D導入Fracman生成的離散斷裂網絡(DFN)模型】，節理產狀按Fisher分布，平均傾角46°，標準偏差30°；節理平均長度10m, 標準偏差3m，節理密度按P4估算(單位面積上跡長的平方)，取0.5。最大位移量為0.11m, 屈服的節理如下圖所示。
展開 詳細材料本構及狀態方程關鍵字參數如下：
5）流固耦合：流體（空氣與炸藥）與固體（巖石及節理）之間采用流固耦合定義相互作用關系。流體定義多物質組，流固耦合關鍵字如下（其中part1為巖石，part2為節理，part3為空氣，part4為炸藥）：
6）求解時間600us。
03、求解過程及結果分析
采用6核cpu和2G內存進行求解，需要7小時左右。
下圖顯示了巖石在乳化炸藥爆炸作用下的裂紋擴展過程。
結果顯示，在3500m/s爆速的乳化炸藥作用下，巖石裂紋擴展較好，可以較準確的模擬實際情況，對工程爆破具有極大的參考意義。
04、總結
本文建立了含節理的巖石爆炸模型，仿真分析了3500m/s乳化炸藥在不偶和裝藥爆炸作用下含節理的巖石的裂紋擴展效果，獲得了巖石的裂紋分布情況。由于計算量較大，沒有分析無節理情況下裂紋擴展情況進行對比。
來源于：ANSYS
展開 個別元素法于三維巖體力學行為之應用
楊長義 陳志民 陳錦清 淡江大學土木工程學研究所 中興顧問社大地力學研究中心
摘 要本文利用三維個別元素分析法程序(3DEC)，仿真三維規則節理巖體在單軸與真三軸應力下之變形與強度特性。主要研究結果如下：(1) 3DEC可用以定性分析三維節理巖體力學機制，利用該程序可簡易探討任何節理分布位態下之力學行為，免除物理模模型仿真試驗之困難；(2) 多軸應力下巖體之異向性行為亦可透過3DEC仿真分析，定性上均與物理現象相互一致；(3)在節理間距、勁度比較大的巖盤較需要比對二維與三維分析之差異。
一、前 言
自然界巖體多處于真三軸應力狀態下，以往受限于分析工具與實驗設備，巖石工程之分析大多局限于二向度分析，對三維巖體行為之仿真則較少[1]。例如目前可用于分析具大變形特性之離散巖體的程序如DDA[2]、UDEC[3]均局限于對二維問題的解析；而3DEC[4]程序系以個別元素法(distinct element method)在UDEC基礎下發展而成之數值分析程序，正可用以仿真三維節理巖體之力學行為：3DEC可將巖體視為由許多離散的完整巖塊所組成，各完整巖塊可以仿真成剛體或可變形體；而各完整巖塊間為節理所分隔。(1)在對節理的仿真方面，主要依據位移－作用力法則，計算在節理面上之剪應力及正向應力，以作為個別巖塊之邊界應力條件，因此可仿真巖塊大位移與轉動之情況。(2) 3DEC在仿真可變形巖塊時，系根據「edge」指令程序自行將三維巖塊再細分成許多四面體狀次級塊體(sub-block)，次級塊體可以為任意形狀。
展開 在過去, 預測節理化巖體強度和變形最廣為接受的方法是基于半經驗估計的Hoek-Brown破壞準則, 然而Hoek-Brown準則沒有強調巖體的脆性行為, 這也部分地造成Hoek-Brown準則的估算有時會引起人們的懷疑, 例如<Hoek的巖體變形模量經驗估計---Is it reliable ?>. 而在塊體崩落法和分段崩落法中, 考慮巖石從峰值強度到巖石的完全破碎過程是必須的.
SRM使用PFC3D建立的BPM模型表示原巖, 用離散斷裂網絡DFN表示節理, 如下圖所示, 來估算巖體的強度屬性和變形屬性, 從而預測巖體的脆性斷裂行為.
建模方法是把斷裂信息(即斷裂幾何形狀和特性)疊加到BPM模型上。即BPM對完整巖石建模，通過修改斷裂接觸點處的接觸模型引入斷裂的力學行為。由于PFC模型本質上是離散的，因此破壞可能在完整的BPM區域和沿斷裂面發生。
SRM克服了早期工作中存在的模型尺寸和表示節理的限制，允許快速構造和測試直徑為10-100米的中等到嚴重節理化的巖石樣本，這些巖石含有數千個非貫通性節理。SRM模擬用于估算巖體的峰前屬性(模量、損傷閾值、峰值強度)和峰后屬性(脆性、殘余強度、破碎)，并用于分析大規模邊值問題(例如巖體邊坡穩定性)。SRM模擬允許考慮三維大型復雜非貫通性節理網絡以及塊體斷裂，包括不完整節理對塊體強度的影響。
一個通用的SRM數值模擬步驟如下:(1) 根據現場數據建立離散斷裂網絡DFN; (2) 對構造的DFN模型進行了隨機抽樣，按恒定的高寬比分離出N個立方樣本進行模擬; (3) 對每個立方樣本進行強度試驗, 并記錄了每個樣本的全部應力應變行為。這種方法為確定大規模巖體樣本的復雜構成行為提供了一種方法。這在實驗室中通常很難實現或不可能實現。
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使用Special Set功能，可以在單元插入時對edges集合（2維），faces集合（3維）單獨創建cohesive集合，方便后續材料屬性賦值，常用場合：巖石節理面，晶體的晶粒界面。會創建兩個集合：指定面上的cohesive集合和剩下的其他cohesive集合，便于分別賦材料屬性。
使用零厚度的線段或者平面來代替裂隙，煤巖的損傷主要發生在基質中，天然裂隙或其他節理不會出現損傷。使用矩形或者很薄的長方體表征裂隙，可以設置裂隙的強度參數和根據破壞準則判斷破壞類型。不過，使用成百上千的矩形或者長方體的話，網格單元數量比較多，對計算機配置有較高的要求。COMSOL中比較容易生成離散裂隙網絡（DFN)，模型計算量會小一些。
LS-DYNA邊坡臺階微差爆破三維模擬
https://www.yqgqt.org.cn/video/c18166
否
mat_add_erosion失效關鍵字在爆破模擬中的應用
https://www.yqgqt.org.cn/video/c18170
否
LS-DYNA張開空節理和充填節理巖體爆破模擬
循環加載下單節理砂巖三軸強度與變形試驗研究[J]. 中國礦業大學學報, 2020,49 (05): 819-825. DOI: 10.13247/j.cnki.
基巖中裂隙水由于地質構造的活動，斷裂及構造節理裂隙發育，為地下水的富集提供了良好的空間，在節理密集地帶或斷裂破碎帶附近地下水量較大，水量豐富。因此在隧道施工過程中，節理裂隙密集帶或斷裂破碎帶附近可能會遇到股狀涌水。隧道洞身含水巖組為石炭系中統（C2）灰巖、白云巖，屬于巖溶溶隙-管道水。
隧道圍巖中含有天然節理,計算模型中心內置橢圓形斜裂隙：裂隙尺寸為?1 mm×0.5 mm,裂隙與巖石樣本中軸線呈45°（圖1）。模型采用顯示動態分析方法,一共劃分8023個網格單元,網格類型為C3D8R。模型底部豎向約束,上表面采用位移加載方式,最大位移40 mm,加載速率為0.005 mm/step（圖2）。模型中,Z軸方向為豎直方向,X、Y軸為水平方向。計算范圍內,模型為各項同性。
根據物探及工程地質測繪，隧道主要在強風化紅砂巖層中，節理裂隙以壓扭性為主，且裂隙面閉合，少數呈張性。該隧道為典型的山區高速越嶺隧道。隧道埋深100 m, 隧道半徑為4 m, 兩個隧道中間拱墻厚度為8 m。
我以前說過的一句話是：“沒有水的存在就沒有土力學；沒有節理的存在就沒有巖石力學。”盡管這句話說得有些極端，但確實顯示出巖土工程的核心所在。尾礦壩破壞的首要原因是由溢流、滲漏或內部侵蝕(管涌)；次要原因是由于靜態液化或地震導致的基礎破壞或滑動。
、循環語句、遍歷語句、選擇語句
: 上機操作：演示FISH編程實現：（1）自動循環開挖/掘進;（2）自動按需保存;（3）設置測線采集監測數據;（4）其他個性化需求的實現等
五、3DEC節理/接觸面單元
5.1 接觸面單元的用途及基本原理
5.2 接觸面單元生成方法
5.3 隨機節理生成
5.4 接觸面單元參數獲取與賦參
: 上機操作：節理
、循環語句、遍歷語句、選擇語句
: 上機操作：演示FISH編程實現：（1）自動循環開挖/掘進;（2）自動按需保存;（3）設置測線采集監測數據;（4）其他個性化需求的實現等
五、3DEC節理/接觸面單元
5.1 接觸面單元的用途及基本原理
5.2 接觸面單元生成方法
5.3 隨機節理生成
5.4 接觸面單元參數獲取與賦參
: 上機操作：節理
