在三维稳定性分析中，使用强度折减法的一些疑问

benjackxu · 发表于 2006-12-12 23:14:06

在三维稳定性分析中，使用强度折减法我有如下几个疑问（悬赏10个贡献积分

）：

1.在三维稳定性分析中，强度折减法是如何实施的呢？是对整个模型的抗剪强度参数都进行折减，然后将模型等分为多个剖面，分别对剖面进行计算，求出的所有剖面中安全系数最小者为整体安全系数吗？那这样，安全系数也只是个线性积分的概念了吧，而非一个面积分了，岂不是假三维分析之名，行二维分析之实？

2.如果安全系数是个面积分的话，那么他所搜索出的临界滑动面是以最大剪切应变路径搜索出来的吗？那这个临界滑动体（临界滑动面以上坡面以下的空间体）的勾勒也必须是由二维剖面构成的吧？这样，岂不是又回到二维分析里去了吗？
希望有对FLAC3D强度折减法的执行过程比较了解的朋友现身说法，以解本人的疑惑，呵呵

。

[ 本帖最后由 benjackxu 于 2006-12-12 23:26 编辑 ]

geojg · 发表于 2006-12-16 20:22:15

很好的问题，关注牛人解答

chunhuo420 · 发表于 2006-12-16 20:38:43

折减强度参数，直到模型达到失稳状态，
FLAC3D表征为不平衡力不能趋于0

sch · 发表于 2006-12-16 23:40:53

我觉得用FLAC3D来模拟强度折减法来搜索滑动面并求最小安全系数，先根据强度折减系数(f)换算c‘=c/f;φ=φ'/f；代入计算，如果计算不收敛，并且在边坡出现贯通塑性区，那么f就是最小安全系数，并且也求出了滑动面(贯通塑性区)。

:):)

[ 本帖最后由 sch 于 2006-12-17 00:57 编辑 ]

benjackxu · 发表于 2006-12-17 01:12:34

我的疑问是这个强度折减是针对整个三维模型的，那么安全系数如果和极限平衡方法的定义是等价的话，就相当于是潜在滑动面上的抗滑力与潜在滑体的下滑力之间的比值了？这样的话安全，用数学术语表达，三维模型的安全系数相当于是个面积分了？

sch 大哥，你所说的这个滑动面，可有办法将这个面上的网格点坐标提取出来？通过剪切应变增量来提取，在三维空间里这个可不好实现吧？

chunhuo420 · 发表于 2006-12-17 10:26:31

是转换为求滑动面的问题吗？？
三维的好象有点难哦。继续讨论。

benjackxu · 发表于 2006-12-17 10:54:01

原帖由 chunhuo420 于 2006-12-17 10:26 发表
是转换为求滑动面的问题吗？？
三维的好象有点难哦。继续讨论。

是的，可以从两个方面着手，第一个是根据剪切应变增量，第二个根据点位移，不过难度都很大，可能涉及空间几何问题以及算法问题了吧？

sch · 发表于 2006-12-17 11:52:51

我上面说的方法是最笨方法（可以手动实现），但是原理能够说得明白。flac3d实现自动搜索滑动面，并确定最小安全系数，也是通过力比平均值来判断是否收敛？对于不同的本构关系计算计算应力方法也是不同，因此flac3d为了适应不同本构关系判断是否收敛采用前后两次强度折减系数计算力比的平均值来判断。强度折减系数应该是对整个模型折减。但是安全系数计算和极限平衡计算潜在滑动面上的抗滑力与潜在滑体的下滑力之间的比值的安全系数是不同的，flac3d是通过有限差分方法根据本构关系计算应力比来实现的。具体实现过程我也不十分清楚，但是大致意思是这样。
对于滑动面上坐标提取，我想这个对你应该没问题吧？手动提取。

[ 本帖最后由 sch 于 2006-12-17 12:02 编辑 ]

benjackxu · 发表于 2006-12-17 12:03:16

最近有个想法，不进行强度折减，就根据数值计算至平衡，然后根据其确定的潜在滑动面，采用三维极限平衡方法计算安全系数。难点就在于这个滑动面比较难以坐标点的形式确定下来。所谓塑性滑动带应该是个剪切应变梯度高于其它地方的狭长地带，这个在二维空间内是比较容易确定出这个贯穿路径的，但在三维空间是一个面，确定她确实难度很大，呵呵。

[ 本帖最后由 benjackxu 于 2006-12-17 12:07 编辑 ]

sch · 发表于 2006-12-17 12:16:24

原帖由 benjackxu 于 2006-12-17 12:03 发表
最近有个想法，不进行强度折减，就根据数值计算至平衡，然后根据其确定的潜在滑动面，采用三维极限平衡方法计算安全系数。难点就在于这个滑动面比较难以坐标点的形式确定下来。所谓塑性滑动带应该是个剪切应变梯度 ...

如果这样，我倒是觉得你用fish函数+手动可以实现你的想法，按着我上面笨办法来计算。

chunhuo420 · 发表于 2006-12-18 11:13:59

原帖由 sch 于 2006-12-17 11:52 发表
我上面说的方法是最笨方法（可以手动实现），但是原理能够说得明白。flac3d实现自动搜索滑动面，并确定最小安全系数，也是通过力比平均值来判断是否收敛？对于不同的本构关系计算计算应力方法也是不同，因此flac3 ...

安全系数计算和极限平衡计算潜在滑动面上的抗滑力与潜在滑体的下滑力之间的比值的安全系数是不同的

对于MC准则，这个是相同的。。。
有些许误差是由于极限平衡处于弹性计算，
而数值方法处于弹塑性计算

chunhuo420 · 发表于 2006-12-18 11:15:11

计算几个剖面的滑动面，然后将它们拟合得到三维滑面，
是否可行、？

benjackxu · 发表于 2006-12-18 13:32:48

原帖由 chunhuo420 于 2006-12-18 11:15 发表
计算几个剖面的滑动面，然后将它们拟合得到三维滑面，
是否可行、？

我的想法和你差不多，不过是采用剖面位移等值线的办法来确定，不过太笨的办法了，呵呵，所以没想做，呵呵。

chunhuo420 · 发表于 2006-12-18 17:02:18

或者搜索面上的几个点，进行曲面拟合，ok？？
关键是滑动面上有啥特征？？？
剪切应变梯度 or位移？？

benjackxu · 发表于 2006-12-18 17:20:04

原帖由 chunhuo420 于 2006-12-18 17:02 发表
或者搜索面上的几个点，进行曲面拟合，ok？？
关键是滑动面上有啥特征？？？
剪切应变梯度 or位移？？

YES!位移等值线看拐点，我这么以为的

chunhuo420 · 发表于 2006-12-18 21:59:45

但是，往往位移区域过渡的比较均匀，怎么看？
个人认为，要取稳定区的位移，然后从大位移区往稳定区取点分析
直到取的点的位移与稳定区的位移相同时，为滑移面边缘，
而这个涉及到一个问题就是取点的步长会引起一定的误差。。。

benjackxu · 发表于 2006-12-19 15:44:26

今天查了一下“二分法‘搜索技术的原理，看了一下手册、刘波的书以及E. M. DAWSON的《Slope stability analysis by strength reduction》发现，FLAC3D手册中关于安全系数的搜索技术在FLAC3D中的实现问题并没有讲清楚。这本来是程序的一个亮点，可惜手册写得太过简单，还让人疑窦众生，还是《Slope stability analysis by strength reduction》讲得清楚，寥寥数语，就说清楚了。看来FLAC3D手册的编写是得好好调整调整，的确不太适合学习。

chunhuo420 · 发表于 2006-12-19 16:59:22

有没有比二分法更快的搜索方法呢？？？

benjackxu · 发表于 2006-12-19 17:10:35

不知道，没有研究过．我只是对这个方法本身感到有些奇怪，呵呵．不知道PLAXIS的强度折减是用的什么搜索法来求安全系数的，呵呵，听人说那个很快，哪天看看它的手册．

chunhuo420 · 发表于 2006-12-19 18:08:16

PLAXIS的说明书有没有，现在就看，要不然明日复明日，明日何其多啊

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