巖體開挖模擬的案例
COMSOL Multiphysics?模擬裂隙對巖體滲流的影響 ￥30
研究了理想裂隙引起的流動擾動及其幾何排列對裂隙巖體穩態滲流（有效滲透率、壓力分布、流線等）的影響；
參考論文：Fluid flow partitioning between fractures and a permeable rock matrix,
https://doi.org/10.1029/2003GL019027
論文原圖：
COMSOL Multiphysics?計算云圖（由于參數不同，云圖存在些許差別）：
為了方便對比，不同裂隙幾何、參數影響結果都放在同一個模型不同研究中了。
技能包含：模型計算設置方式；計算云圖后處理方式（參考論文）；等效滲透率計算方式
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
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展開 ABAQUS中非均質煤巖體的水力壓裂模擬 ￥80
今天給大家帶來一個有關水力壓裂模擬的案例，廢話少說直接上論文：
非均質彈塑性煤體水壓致裂裂紋形態研究 - 中國知網 (cnki.net)
模擬裂紋擴展的方法有很多，但我覺得FDEM方法是模擬縫網形態的最好方法，這篇論文使用ABAQUS通過二次開發實現FDEM方法，相關方法星辰北極星大佬早就使用過了，這里我們主要解決兩個問題：
1、材料非均質性的實現方法
2、多射孔多注入點的集中流量注入實現
模擬的基本模型很簡單，辦公室的工作站只夠帶動的二維的；因為考慮了地層的非均質性，所以計算不易收斂，這個二維模型為100w自由度，40核工作站算一步10分鐘左右，單步增量時長1e-5到-7的樣子，所以還請大家斟酌后建模。具體模型如下圖：15m*15m的地層中有一簇射孔，詳細尺寸圖中已經給出啦。
這一簇射孔在際水力壓裂中是一個分隔段，我們需要將中間四個注液點耦合到一個節點上，給這個節點設置集中注液流量，被耦合的四個點根據孔隙壓力自己平衡每個點的注液流量。
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
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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
速凝類漿液的雙液混合注漿方式及其黏度時變特性導致漿液擴散區內黏度空間分布不均勻?；诖耍J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。
Ubiquitous節理巖體模擬(Ubiquitous Joint Rock Mass Modelling)
1 引言
Ubiquitous節理巖體模擬最初在FLAC中引入，Sainsbury等人(2008)在SRM中使用了UJRM，從而在FLAC3D模型中考慮了巖體強度和各向異性, 能夠研究完整巖石內聚力的逐漸減弱和Ubiquitous節理破壞, [Sainsbury, B. et al. (2008) Analysis of cave behaviour using a Synthetic Rock Mass (SRM) – Ubiquitous Joint Rock Mass (UJRM) modelling technique.]，他們的方法與Pierce等人(2007)和Mas Ivars等人(2008)的方法不同，沒有使用PFC3D，而是用FLAC3D評估來自較小模型模擬的巖體屬性。Lavoie(2011) 提出了一個UJRM的解析解[Thierry Lavoie (2011) An Analytical Geomechanical Upscaling Approach for Modeling Jointed Rock Mass Behaviour Using Ubiquitous Joints. UBC MS. Thesis. 186p.]。這個筆記簡要討論了ADONIS的Ubiquitous本構模型，并與FLAC/Slope中的Ubiquitous模型作了比較。
2 ADONIS模擬
一個簡單的Ubiquitous節理巖體邊坡如下圖所示。
(1) 項目設置
在項目設置中，主要設置合適的單位和重力加速度。
(2) 網格劃分
邊坡的幾何形狀可以在ADONIS內直接輸入坐標，選擇6節點的三角形單元，最大邊長取0.75。
(3) 邊界條件
邊界使用xyfix命令固定三邊，邊坡面不能固定。
展開 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
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展開 擴展有限元(XFEM)模擬巖體節理網絡(DFN | Joint Network）
1 引言
節理巖體邊坡穩定性分析是巖石工程數值模擬最具挑戰性的問題之一，因為節理的分布模式及其強度對邊坡穩定性有重大影響，而這兩個因素在很大程度上都是不確定的。當進行數值模擬分析時，有兩種不同途徑處理節理化巖體的應力和應變行為，最常用的方法是離散元法，離散元法把節理作為邊界來處理，由節理切割而成的巖塊可以是剛性體，也可以是變形體，這種方法最廣泛應用的程序是UDEC和3DEC，本公眾號有近200篇文章討論了這種方法；另一種方法是把巖體作為連續性介質，節理當作另一種材料模型，但節理置于有限元網格的節點上，當巖體發生變形時，節理隨著單元網格移動，但不能象離散元那樣節理產生分離【Voronoi多邊形在有限元中的應用】，如下左圖所示。不過，這種處理方法在復雜的幾何結構中會表現出顯著的缺點，因為在這種情形下節理不能完全適應網格的劃分。為了克服這一限制，引入了隱式的節理網絡巖體模擬方法---擴展有限元方法(XFEM), XFEM能夠單獨識別節理，與網格劃分無關。節理不必置于有限元網格的節點上，可以自由分布在所研究的域內，如下右圖所示。
2 XFEM工作機理
擴展有限元法(XFEM)【Abaqus 2021 擴展有限元 XFEM新功能；[最新文獻]錨桿加固全飽和斷裂多孔介質的數值過程】是21世紀初開發的一種新的數值方法[Belytschko T., Black T., 1999, Elastic crack growth in finite elements with minimal remeshing, International Journal for Numerical methods in Engineering, 45, 601-620.]
展開 基坑開挖模擬
在基坑開挖模擬過程中，由于土體應力的減小，受壓的土體會向上回彈，大家知道，回彈模量與壓縮模量是不一樣的，數值上相差幾倍，怎么考慮這種影響呢。這個問題對基坑隆起的計算有很大的影響。希望和大家討論一下。
懸臂式基坑開挖模擬
問題描述
有一開挖寬度為2mx2m的基坑，開挖深度為10m，采用懸臂式圍護結構支護，墻體寬度為1m，總長20m。土體的彈性模量為66000kPa，泊比=0.2，土體重度=20kN/m3，黏聚力=0，摩擦角=30°，剪脹角=0，水平壓力系數K=2。墻體彈性模量E=28GPa，泊松比v=0.15。墻與土之間的摩擦角取為30°(摩擦系數為0577)。
圖1 模型示意圖
2. 模型的建立與求解
建立100mX100m的二維變形體部件，分隔開挖區域的幾何形狀。
圖2 建立土體表面
定義名為geo的Geostatic分析步，接受默認選項；隨后建立名為remove的Static，general通用分析步，起始時間0.1，最大步長0.2，采用非對稱算法。
載荷、邊界條件應在initial或geo分析步就激活生效。
在geo分析步對土體加體力-20，模擬重力荷載。
圖3 設置初始應力
網格單元類型為CPE4，選擇合適的網格密度。
圖4 有限元網格
處理器：i5-8700
內存：16G
計算時間：30s
軟件版本：ABAQUS 2020
3.
展開 abaqus雙線盾構隧道開挖數值模擬案例 ￥168
該案例為多層土體的雙線盾構隧道開挖，考慮了掌子面推進力和注漿壓力，模型為完整模型，不存在跑不通，有ODB結果，購買后支持售后講解，包括如何實現注漿硬化階段，地應力平衡的意義等。
附件包含雙線盾構隧道開挖的數值模擬模型以及運算結果ODB，購買后可聯系博主進行答疑。
該模型為博主自己手搓，杜絕不明不白的教程，模型上傳的目的是為了幫助大家，避免收到各類低質教程的迫害從而浪費時間。
隧道開挖三維模擬 ￥40
模型介紹：
隧道開挖三維模擬，首先進行地應力平衡，而后進行第一次、第二次土體開挖，并用襯砌進行土體支撐。
相關模型見付費內容。凡購買本案例的朋友針對收費內容部分有疑問，可以一起交流。
隧道開挖模擬-2
隧道開挖引起土體隆起不一定都是莫爾庫倫模型的錯，接觸面的激活也有影響。
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1fJtEUgBLBWcgbX9SJp9M5w
提取碼：kydd
為了模擬襯砌和周圍土體的接觸，可在襯砌周邊和土體界面上設置接觸對。按照施工順序，通常在Geostatic分析步移除襯砌單元，然后在第一步開挖中移除土體，在第二步中激活襯砌單元和接觸對。但是由于土體在第一步開挖后向隧道內變形（相應節點跑到了襯砌內部），激活襯砌及接觸對后，ABAQUS會認為接觸對兩側有overclosure，會在激活步中進行調整，使得隧道和土體產生向上的變形，與實際情況不符。圖1是一個平面算例開挖后的豎向位移，圖2是激活襯砌及接觸對后的豎向位移。盡管激活步中沒有施加任何荷載，土體還是出現了明顯的上抬變形。
圖1
圖2
要解決這一問題，必須讓激活后的襯砌的節點位置與開挖后土體變形相協調。這里給出一個簡單的思路：在襯砌位置處設置兩套共節點的重疊單元，單元集1采用較小的模量，在分析中一直保留；單元集2為真實的襯砌單元，在開挖后激活。
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