基于ansys的巖體邊坡的案例
爆破震動下巖體邊坡的穩定性分析
巖體邊坡的穩定性分析1）自然條件下；
2）飽和水條件下；
3）爆破震動條件下；
4）飽和水+爆破震動條件下
基于ANSYS APDL的邊坡穩定性研究
1 邊坡模型
地層巖性方面主要為：第四系殘坡積層(el-dlQ)：零星分布于斜坡表面，巖性為粉質粘土混碎石顆粒，結構松散，厚度4～9m；燕山期角閃花崗巖(γ52（2）)：巖性為灰綠、青灰色角閃花崗巖，細粒～隱晶結構，局部具花崗結構，風化作用強烈，依風化程度風化帶可以分為以下四類（從上往下）：
a.全風化帶：巖石結構松散，多為粒砂狀，土狀，巖石強度較低，手扳或鎬挖即碎。該帶的厚度自坡底至山頂約為10～30m。
b.強風化帶：巖體為碎裂狀結構，巖體風化裂隙發育，該帶厚度5～10m。
c.弱風化帶：巖體為碎塊狀結構，巖體相對較完整，巖石強度較高，該帶厚度厚度8～12m。
d.微風化～新鮮基巖：巖體為致密塊狀結構，巖體力學強度較高，僅局部由于巖石成巖過程中巖漿結晶分異作用，長石類礦物含量較高，從而使巖體呈碎粒狀結構，導致巖體破碎，力學強度低。
2 有限元模型建立
邊坡巖石材料在自然界中是很復雜的，要受到很多因素的影響，在進行數值計算時，為了能夠方便計算，本文做以下假設：
1、同一類巖土材料是均勻介質的，不考慮同一材料內部差別；
2、不考慮溫度和時間燈影響，僅考慮重力場的影響；
3、邊坡巖體為理想彈塑性材料；
4、邊坡巖石的受力和變形為平面應變問題。
在有限元計算中，為了更好采用折減強度法對邊坡穩定性進行分析，本文利用ANSYS的二次開發語言APDL編寫程序，減少重復建模的過程，具體形式如下：
/prep7 !進入模型前處理
……
F= !強度折減系數
……
……
TB,DP,1
tbdata,1,0.5e6/F,30/F !
展開 巖石邊坡工程課程---工程巖體分類[Engineering Rock Mass Classification](C5)
而Hoek 則建立了RMR, Q和GSI之間的關系用來表示巖體質量指標與巖體強度及變形模量之間的定量關系，參看[工程巖體分類的簡要回顧]。
6 結束語
事實上, 還有許多優秀的工程巖體分類系統, 例如在自然崩落法中廣泛應用的MRMR分類系統和空場采礦法中廣泛應用的Mathew方法, 以及RMS系統[工程巖體分類RMS(Rock Mass Strength)]和RMi系統[巖體強度計算: RMi---Rock Mass index], 限于時間關系, 不再贅述. 此外, SSGeotech數據集目前共有65,000篇論文, 主要集中在采礦巖石力學和巖石邊坡穩定性領域.
展開 各向異性巖體邊坡的三維穩定性(Anisotropic Rock Masses)
1 引言
巖體的強度和變形行為在很大程度上取決于巖石的"完整 "強度和不連續面的強度，不連續面如節理、層面、葉脈等。當巖體中存在大部分這樣的弱面時，巖體就會產生各向異性的強度和變形行為，在這種巖體中開挖的邊坡其滑動面不僅沿著弱面破壞，也在巖體內的巖橋里發生破壞，因而評估這種類型的邊坡穩定性非常困難。
各向異性巖體的數值模型(Anisotropic Rock Mass Model)
各向異性巖體地層中隧道的數值分析(Tunnels in Anisotropic Rock Mass)---Part 1
各向異性巖體地層中隧道的數值分析(Tunnels in Anisotropic Rock Mass)---Part 2
澳大利亞的Pilbara礦就處在這種巖體中，邊坡的破壞不僅發生在單個臺階，也發生在多個臺階中，下面左圖所示的是一個邊坡破壞實例，右圖所示的是各項異性巖體模型。
2 文獻調查
由于Pilbara礦巖體各向異性導致的復雜性，因此進行了許多巖體強度和邊坡穩定性研究。
展開 
基于ANSYS的碼頭邊坡強度折減法穩定分析算例
1.影響邊坡穩定性的主要因素
(1)邊坡材料力學特性參數：
包括彈性模量、泊松比、摩擦角、粘結力、容重、抗剪強度等參數。
(2)邊坡的幾何尺寸參數：
包括邊坡高度、坡面角和邊坡邊界尺寸以及坡面后方坡體的幾何形狀，即坡體的不連續面與開挖面的坡度及方向之間的幾何關系，它將確定坡體的各個部分是否滑動或塌落。
(3)邊坡外部荷載：
包括地震力、重力場、滲流場、地質構造地應力等。
2. 強度折減系數
進行邊坡穩定性分析計算時，采用強度折減法來實現。首先選取初始折減系數F，然后對邊坡土體材料強度系數進行折減，折減后凝聚力以及摩擦角分別見式1-1和式1-2。
土層材料參數
下面開始進行建模，通過點-線-面的方式逐步建立模型。
可在AutoCAD中找出關鍵點的坐標，然后逐步開始建模，也可以通過在CAD圖紙中創建面域，然后輸出為sat文件，之后導入到ANSYS中。兩種方式皆可。
各區域材料不同顏色顯示
采用Plane82單元來模擬，將單元選項設置為平面應變Plane strain.
在ANSYS經典中創建好的幾何模型
通過設置劃分網格單元尺寸，對上述幾何模型進行劃分，有限元網格如圖所示。
對模型施加邊界條件，左右兩側約束法向位移，底部約束UX UY方向自由度。
（一）僅自重下的部分計算結果
靜力通用求解，自重下的位移分布矢量云圖。
UX方向位移云圖
UY方向位移云圖
（二）對土體參數進行不同程度的折減，以下為折減系數為1.4時的部分計算結果。
考慮左側靜水壓力時的計算荷載示意圖。
展開 基于LS-DYNA的準二維巖體爆破裂紋的模擬(附K文件） ￥19.8
巖體中的炸藥在爆炸瞬間釋放出大量的爆炸能量，產生爆炸沖擊波和應力波，以動載的形式作用周圍巖體并使得巖石損傷和破碎。一般認為，巖體的爆破裂紋是由兩種不同類型的動力荷載作用下產生的:爆炸應力波和爆炸氣體。首先是炸藥起爆后在孔洞周圍產生的應力沖擊波的作用，其次是持續時間較長的爆炸性氣體的作用。當炸藥起爆時，壓力急劇增大，爆破孔周圍巖體被壓碎形成破碎區，而周圍巖體受到拉應力產生裂縫，形成裂隙擴展區。本案例巖石模型采用003號材料*MAT_PLASTIC_KINEMATIC，裝藥方式采用空氣不耦合裝藥，通過定義失效準則，使得巖體產生破碎及擴展裂隙，模擬結果如下
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動力學的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問可以在私信我，歡迎交流！
展開 基于DYNA的含裂隙巖體爆破裂紋及擴展及損傷模擬 ￥48.9
巖體中的裂隙直接影響爆破應力波在巖體中的傳播，進而影響爆破效果。本案例研究了含裂隙巖體爆破中裂紋的擴展及損傷過程，Ls-dyna模擬了爆炸應力波在裂隙巖體中的傳播特性。結果表明:爆破過程中應力波分布不均勻，主要向自由表面傳播閉合型宏觀裂隙阻礙爆炸應力波的傳播，且在裂隙處會止裂，裂紋及損傷會繞過裂隙處，模擬結果如下 ：
圖1 含裂隙巖體爆破裂紋及擴展有限元模型
圖2 含裂隙巖體爆破裂紋及擴展過程
圖3 含裂隙巖體爆破裂紋及等效應力波傳播過程
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動力學的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問可以在私信我，歡迎交流！
展開 基于LS-DYNA的巖體微差爆破動態響應模擬 ￥38.79
基于流固耦合算法在動態分析軟件LS-DYNA中研究爆炸沖擊波的傳播規律在巖石介質和周圍巖體的爆破振動影響下的爆破孔同時起爆和微差爆破兩個工況時。結果表明:雙孔同時起爆初期，損傷破碎區擴展與單孔爆破相似，爆炸沖擊波,彼此是重疊的,兩炮孔中間縱向單元和藥柱內外兩側橫向近區單元的壓力和等效應力隨爆心距的增大而減小，而自由面上單元呈現出先增后減的變化趨勢， 微差起爆可緩解爆破振動和改善爆破效果，模擬結果對比如下：
圖1 雙孔同時起爆時等效應力變化過程
圖2 雙孔延期起爆時等效應力變化過程
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動力學的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問可以在私信我，歡迎交流！
展開 COMSOL基于漿液黏度時空變化的水平裂隙巖體注漿擴散數值模擬 ￥210
基于此，認為速凝類漿液流型為具有黏度時變性的賓漢流體，研究其在靜水條件下水平裂隙中的注漿擴散過程，建立恒定注漿速率條件下考慮漿液黏度時空變化的水平裂隙注漿擴散理論模型，推導漿液擴散區內的黏度及壓力時空分布方程，進而得到注漿壓力與注漿時間及漿液擴散半徑的關系。
分享:邊坡的有限元分析及ANSYS軟件對邊坡開挖的模擬
介紹了一種國際上通用的有限元計算程序—ANSYS,并將ANSYS程序與巖土工程計算相結合時,詳細探討了ANSYS模擬
邊坡開挖的方法,并將這一方法運用到某個水電站的穩定性分析中;分別計算出邊坡的剖面在天然狀態和開挖工況下的應力場和
位移場,作者對計算結果進行了詳細的分析,并對平面問題的邊坡穩定性作出了定性的評價。
關鍵詞:有限元計算;ANSYS軟件;邊坡開挖;成果分析;評價.
基于顆粒流PFC的巖體爆破破壞效應模擬 ￥55
影響巖體爆破破壞工程的因素眾多，節理特征、鉆孔孔徑、應力波峰值等。目前針對巖石爆破的數值模擬采用的計算手段有LS-dyna和離散元方法等。本算例采用顆粒流PFC對巖石爆破過程進行模擬。
分別就單點爆破、單點增大爆破壓時、三點同時爆破、三點微差爆破這四種工況進行了仿真計算。
首先建立模型，在邊界墻體的伺服功能下平衡模型：
刪除邊界墻體，對左右兩側邊界附近及底部邊界附近處的顆粒運動進行約束模擬邊界，對邊界顆粒施加荷載，吸收掉入射的波動能量，以模擬無限介質：
單點爆破的結果和爆破壓力的波形如下：
單點爆破增大炮孔壓力后的結果
三點同時爆破結果如下：
三點微差爆破結果及爆破壓力的波形如下：
具體建模思路及完整代碼（含基本注釋）如下：
展開 
基于LS-DYNA的準二維巖體爆破裂紋模擬2 ￥39.9
炸藥在巖體中爆炸瞬間釋放出大量的爆炸能量，產生爆炸沖擊波和應力波，以動載的形式作用周圍巖體并使得巖石損傷和破碎。一般認為，巖體的爆破裂紋是由兩種不同類型的動力荷載作用下產生的:爆炸應力波和爆炸氣體。首先是炸藥起爆后在孔洞周圍產生的應力沖擊波的作用，其次是持續時間較長的爆炸性氣體的作用。當炸藥起爆時，壓力急劇增大，爆破孔周圍巖體被壓碎形成破碎區，而周圍巖體受到拉應力產生裂縫，形成裂隙擴展區。本案例巖石模型采用272號材料*MAT_RHT，模型算法采用ALE(任意拉格朗日-歐拉算法），由材料自帶的損傷參數獲得巖體產生破碎去及擴展裂隙過程，模擬結果如下
圖1 巖體斷面裂紋擴展模擬結果與試驗結果比較
圖2 巖體斷面裂紋擴展及損傷變化模擬結果
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動力學的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問可以在私信我，歡迎交流！
展開 SRMTools---基于微觀力學的巖石邊坡3D模型
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
..
展開 基于廣義Hoek-Brown準則的邊坡穩定性分析(Generalized Hoek-Brown)
不過Hoek-Brown準則確實沒有顯式地合并材料的脆性斷裂以及各向異性性能，這導致在某些情形下可能會出現誤判，在《Hoek的巖體變形模量經驗估計---Is it reliable ?》中曾經討論過估算出現的偏差。
基于摩爾庫侖準則應變軟化巖體的圍巖-支護相互作用程序matlab代碼包括詳細注釋 ￥15
<p>里面包含了圍巖特征曲線、支護特征曲線、圍巖塑性區、位移和應力云圖繪制詳細代碼，看懂后可隨意更改參數，適應于彈脆性、理想彈塑性和應變軟化巖體各種彈塑性本構模型</p>
