利用3DEC仿真三维规则节理岩体的文章

hlwangwell

个别元素法于三维岩体力学行为之应用
杨长义  陈志民  陈锦清  淡江大学土木工程学研究所 中兴顾问社大地力学研究中心　
摘 要本文利用三维个别元素分析法程序(3DEC)，仿真三维规则节理岩体在单轴与真三轴应力下之变形与强度特性。主要研究结果如下：(1) 3DEC可用以定性分析三维节理岩体力学机制，利用该程序可简易探讨任何节理分布位态下之力学行为，免除物理模模型仿真试验之困难；(2) 多轴应力下岩体之异向性行为亦可透过3DEC仿真分析，定性上均与物理现象相互一致；(3)在节理间距、劲度比较大的岩盘较需要比对二维与三维分析之差异。
一、前 言　
自然界岩体多处于真三轴应力状态下，以往受限于分析工具与实验设备，岩石工程之分析大多局限于二向度分析，对三维岩体行为之仿真则较少[1]。例如目前可用于分析具大变形特性之离散岩体的程序如DDA[2]、UDEC[3]均局限于对二维问题的解析；而3DEC[4]程序系以个别元素法(distinct element method)在UDEC基础下发展而成之数值分析程序，正可用以仿真三维节理岩体之力学行为：3DEC可将岩体视为由许多离散的完整岩块所组成，各完整岩块可以仿真成刚体或可变形体；而各完整岩块间为节理所分隔。(1)在对节理的仿真方面，主要依据位移－作用力法则，计算在节理面上之剪应力及正向应力，以作为个别岩块之边界应力条件，因此可仿真岩块大位移与转动之情况。(2) 3DEC在仿真可变形岩块时，系根据「edge」指令程序自行将三维岩块再细分成许多四面体状次级块体(sub-block)，次级块体可以为任意形状。每个次级块体可配合所指定之材料组成律及外力情况，计算岩块之受力及应力分布情况；每个次级块体的节点有三个自由度，以计算这些次级块体上节点之运动情形，然后配合材料组成律计算次级块体上之应力应变关系，则可得块体间之作用力，接着配合边界所产生的接触力计算得新合力与加速度，以作为下一时阶计算可变形岩块之边界条件。

ksg05

例如建模如下：
new
poly brick 0 80 0 50 -30 80
jset dip 2.45 dd 235 org 30 12.5 0
jset dip 76 dd 270 org 25,12.5,0
hide 0 80 0 10 0 50
jset dip 39 dd 270  org 28 24 -30
hide 29.5 80 0 50 0 50
seek
delete 0 29 13 50 -30 80
gen edge 5
prop mat=1 dens 2000 bulk 5.8e9 g 3.15e9
change jmat 1
prop jmat=1 kn 2e9 ks 1e9 fric 31.0 coh 5e7 ten 3e7
change cons 2
gravity 0 -10 0
bound 0 80 -0.2 0.2 -30 80 yvel=0.0
bound -0.2 0.2 0 12 -30 80 xvel=0.0
bound 79.8 80.2 0 50 -30 80 xvel=0.0
bound 0 80 0 50 -30.2 -29.8 zvel=0.0
bound 0 80 0 50 79.8 80.2 zvel=0.0
hist unbal ty 1
hist ydis 28 24 -30 ty 2
step 1000
plot hold x w mag 2 sxy jshear blue
ret

[ 本帖最后由 ksg05 于 2008-8-3 22:13 编辑 ]

haohaodangdang

谁有命令流之类的东西啊，给参考下，好好学习学习。。。

haitang

在力学分析角度上，离散元对三大定律的满足上与有限元方法不同。从平衡方程上看，离散元采用牛顿第二定律来控制，按围绕各刚性块体形心的力平衡和力矩平衡来满足。从变形协调方程上看，各刚性块体间不再位移连续，而是允许大变形和断裂分开，可以模拟岩体不连续结构面的滑移与开裂。其位移联系为刚性块体间各接触点的相对速度关系。从材料本构关系上看，离散元法避开了复杂的本构关系推导，采用在刚性块体间设置不同种类弹簧和阻尼（法向刚度和阻尼、切向刚度和阻尼）来反映材料的应力位移关系。同时，在求解方法上，离散元法采用动态的松弛方法求解，从而避开了大规模刚度矩阵的形成，不须求解大型联立方程组，能够高效的求解非线性大变形问题。

glj264

好文章不能被埋没！！

hanxianmin

确实好文章！确实雪中送炭！但文章中缺少相应的图件，能否一并给出？

sky_cn

这文章真是好啊，我正在学3dec，正在慢慢的看英文帮助，有了楼主的文章，我发现对3dec的学习很有帮助啊！

叶harry

谢谢楼主的好文章啊 :) :)

GJP123

怎么下载不了哈,哪位仁兄再传一哈?

whohuxins

这篇文章是台湾人写的
其中的图形你可以在网上搜到
他阐述的内容还是比较详尽
但是有些地方有待商榷的

linda51zhao

好文章
个别元素法的功能为：(1)允许块体产生有限位移及旋转，并允许块体间完全分离。(2)在运算过程中，必需能自动判别各块体间的接触点。(3)个别元素法可以仿真岩体在静态或动态载重下的受力情况及位移。

whohuxins

有CNKI号的可以下到朱焕春博士的关于节理岩体的文章
他写得很好嘞

qdy17

好文章 。。

icystone_2003

文章比较难懂，花了一个下午没看懂多少，看来是数学功底太差阿

zyj5526

xiexiela

ksg05

各位高手：
      用3DEC算岩质边坡时，假设了几组节理切割岩石（选用摩尔库伦模型 change cons 2），但是算出来的结果很不理想，存在以下问题：
      1.竖向位移不规则，并不是水平的
      2.应力中存在好多小的封闭的应力圈圈，不知怎么解释
      3.查看不平衡力（plot hist unbal ）判断收敛不收敛时，会发现不平衡力越来越大，不合逻辑，因为3DEC书上给的例子中不平衡力几乎都是收敛的
      建模如下：
       new
poly brick 0 150  0 70 0 100
jset dip 165 dd 90 spacing 20 num 3 or 100 30 0
jset dip 3 dd 90 spacing 20 num 3 or 100 30 0
tunnel reg 1 &
       a (0 20 0) (50 20 0) (100 70 0) (0 70 0)&
       b (0 20 100) (50 20 100) (100 70 100) (0 70 100)
delete reg 1
gen edge 10
prop mat=1 dens 2000 bulk 5e9 g 3e9
prop jmat=1 kn 2e9 ks 1e9 fric 30.0 coh 1e5 ten 1e5
change cons 2
gravity 0 -10 0
bound 0 150 -0.2 0.2 0 100 yvel=0.0
bound -0.2 0.2 0 20 0 100 xvel=0.0
bound 149.8 150.2 0 70 0 100 xvel=0.0
bound 0 150 0 70 -0.2 -0.2 zvel=0.0
bound 0 150 0 70 99.8 100.2 zvel=0.0
hist unbal type 1
hist ydis (100,30,50) type 2
step 1000
plot xsec mag 2 wire disp blue
      不知模型哪块错了，导致上述问题出现，请高手们帮忙指正，谢谢大家！

ksg05

例如，建模如下：
new
poly brick 0 160 0 80 0 160
jset dip 2.45 dd 235 org 30 40 0
jset dip 76 dd 270 org 40,40,0
hide 0 160 0 30 0 160
jset dip 39 dd 270  org 53 58 0
hide 45 160 0 80 0 160
seek
delete 0 39 40 80 0 160
gen edge 10
prop mat=1 dens 2000 bulk 5e9 g 3e9
prop jmat=1 kn 2e9 ks 1e9 fric 30.0 coh 1e5 ten 1e5
change cons 2
gravity 0 -10 0
bound 0 160 -0.2 0.2 0 160 yvel=0.0
bound -0.2 0.2 0 40 0 160 xvel=0.0
bound 159.8 160.2 0 80 0 160 xvel=0.0
bound 0 160 0 80 -0.2 -0.2 zvel=0.0
bound 0 160 0 80 159.8 160.2 zvel=0.0
hist unbal ty 1
hist ydis 53 58 80 ty 2
step 1000
plot hold x w mag 2 sxy jshear blue
ret
结果图见附件；（存在问题，请高手赐教）

apooladi

does anyone here have the manual of UDEC or 3DEC?
Please help me sending it to my email:
apooladi@yahoo.com

xiaoliyu1011

看来之后
真的发现是好文章
对于我，刚刚接触3DEC的初学者，很有帮助
有助于理解 离散元的基础知识，谢过楼主！

beautywife

恩，是好文章，支持一下