受邀谈论FLAC3D预应力锚杆模拟心得。

tg0215

受sec,benjackxu两位版主邀请，谈论一下本人FLAC3D预应力锚杆模拟心得。有不到之处，欢迎各位批指正！
三种方式模拟预应力锚索：
方式1、通过删除－建立link模拟。
          删除掉锚索端头原来CABLE和ZONE之间自动建立的连接，然后建立钢性连接。示例命令如下：
sel cable id=1 beg  0, 0, 0   end 0 ,29, 0  nseg 10
sel cable id=1 beg  0,29,0  end 0,35,0 nseg 6
sel cable id=1 prop emod 2e10 ytension 310e3 xcarea 0.0004906 &
                    gr_coh 1 gr_k 1 gr_per 0.0785 range cid 1,10
sel cable id=1 prop emod 2e10 ytension 310e3 xcarea 0.0004906 &
                    gr_coh 10e5 gr_k 2e7 range cid 11,17
sel delete link range id 1
sel link id=100 1 target zone
sel link attach xdir=rigid ydir=rigid zdir=rigid xrdir=rigid yrdir=rigid zrdir=rigid range id 100
sel cable id=1 pretension 60e3 range cid 1,10

方式2、通过赋三段属性模拟。即将锚索的端头、自由段、锚固段赋不同的属性来模拟预应力锚索。示例命令如下：
sel cable id=1 beg  0, 0, 0   end 0 ,29, 0  nseg 10
sel cable id=1 beg  0,29,0  end 0,35,0 nseg 6
sel cable  prop emod 2e10 ytension 310e3 xcarea 0.0004906 &
                    gr_coh 1 gr_k 1 gr_per 0.0785 range cid 2,10
sel cable  prop emod 2e10 ytension 310e3 xcarea 0.0004906 &
                    gr_coh 10e5 gr_k 2e7 range cid 11,17
sel cable  prop emod 2e10 ytension 310e3 xcarea 0.0004906 &
                    gr_coh 10e8 gr_k 2e10 range cid 1,1
sel cable id=1 pretension 60e3 range cid 1,10

方式3、借助别的结构单元（如liner单元）来模拟托盘。删除掉锚索端头的link，然后建立新的link，新link的target为liner上的node。示例命令如下：
sel cable id=1 beg  0, 0, 0   end 0 ,29, 0  nseg 10
sel cable id=1 beg  0,29,0  end 0,35,0 nseg 6
sel cable id=1 prop emod 2e10 ytension 310e3 xcarea 0.0004906 &
                    gr_coh 1 gr_k 1 gr_per 0.0785 range cid 1,10
sel cable id=1 prop emod 2e10 ytension 310e3 xcarea 0.0004906 &
                    gr_coh 10e5 gr_k 2e7 range cid 11,17
sel liner range y=-.1, .1 x=-1,1 z=-1,1
sel liner PROP iso=( 25e9, 0.15) thick=0.1  ; concrete
  sel liner PROP cs_nk=8e8 cs_sk=8e8 &
                 cs_ncut=0.0 cs_scoh=0.0 cs_scohres=0.0 cs_sfric=0.0
sel delete link range id 1
sel link id=100 1 target node tgt_num 18
sel link attach xdir=rigid ydir=rigid zdir=rigid xrdir=rigid yrdir=rigid zrdir=rigid range id 100
sel cable id=1 pretension 60e3 range cid 1,10

[ 本帖最后由 benjackxu 于 2006-12-28 15:40 编辑 ]

lmm

16段总共有17个节点

haitang

大师。写的很详细，赞一个。不过三维模型中，锚杆打多了，计算速度狂慢。我的一个模型打了两万根，机子算了四五天。

elite1218

没做过锚杆的,有两个问题请教tg0215老大
1.对于形成锚杆的三个控制点(0,0,0),(0,29,0 ) ,(0,35,0),是不是需要与模型的节点重合?
2.锚杆的起点(端头)是不是必须要位于模型表面?因为在一些不规则的面上,很难精确得到面上一点的坐标.

benjackxu

鉴于讨论的热烈程度和实用程度，我把本帖设置为精华！

tg0215

原帖由 elite1218 于 2006-12-28 14:59 发表
支持tg0215老大
如果有建模部分的命令流就好了,没做过这方面的,俺想系统学一下

模型很简单，就是一块长方体，不设任何应力，只算附加应力。如下：
gen zone radtun  p0 0,0,0   p1 25,0,0  p2 0,50, 0  p3  0,0,25  size 4 25 4 10 dim 4 4 4 4 ratio 1 1 1 1.1  fill
gen  zone  reflect  normal  1 0 0  ori  0 0 0  
gen  zone  reflect  normal  0 0 1  ori  0 0 0  
mo mohr
pro   bulk  2.2e9  she  1.3e9  fric  30    coh  1.3e6  ten 1.5e5
ini dens 2000

fix x range x -25.1,-24.9
fix x range x 24.9 25.1
fix y range y 49.9 50.1
fix z range z -25.1 -24.9
fix z range z 24.9 25.1

sel cable id=1 beg  0, 0, 0   end 0 ,29, 0  nseg 10
sel cable id=1 beg  0,29,0  end 0,35,0 nseg 6
sel cable  prop emod 2e10 ytension 310e3 xcarea 0.0004906 &
                    gr_coh 1 gr_k 1 gr_per 0.0785 range cid 2,10


sel cable  prop emod 2e10 ytension 310e3 xcarea 0.0004906 &
                    gr_coh 10e5 gr_k 2e7 range cid 11,17

sel cable  prop emod 2e10 ytension 310e3 xcarea 0.0004906 &
                    gr_coh 10e8 gr_k 2e10 range cid 1,1


sel cable id=1 pretension 60e3 range cid 1,10

step 2000

tg0215

锚杆轴力比较如下图。
结论：
结论：三种方式基本一样。

tg0215

三种方式比较如下：
方式1－建立－删除link

tg0215

方式2    通过赋三段属性，结果如下:

tg0215

方式3    通过liner单元模拟托盘：

tg0215

2、        预应力加载位置（link模型）
方式1、加在自由端：
A——自由端
B——整根
结论：区别很大，加在自由端合理。

tg0215

两种方法模拟全锚锚杆，预应力加全根
A、        端头通过link
B、        端头没有link

结论：基本无区别，但以端头有link为好

tg0215

预应力的两种加载方式
A、sel cable id=1 pretension 60e3 range cid 1,10
B、sel node apply force 0,-60e3,0 range id 1

tg0215

预应力的两种加载方式
B、sel node apply force 0,-60e3,0 range id 1

tg0215

1、        预应力和全锚均通过删除－建立LINK模拟。
2、        预应力通过sel cable id=1 pretension 60e3 range cid 1,10方式施加
3、        预应力加在自由端。
4、        全锚预应力加全根

tg0215

最后想提一点，预应力锚索的几个属性参数非常重要emod  ytension xcarea  gr_coh  gr_k 模拟的时候务必搞清楚几个参数的真正含义！！许多在公开刊物（包括 岩石力学与工程学报）发表的论文，里面的参数都不恰当，有一篇模拟动载对锚杆影响的论文（不方便具体指出），给出的粘结强度竟然为100e5！这是什么概念，每米锚固剂内能承受的最大剪切力为1000吨力！我用这样的锚杆支护井下巷道的话，只怕再大的采动影响，巷道还是稳稳的不动。另外还有一点，另一个参数gr_fric，锚固剂的摩擦角，指定锚固剂内所能承受的最大剪力随着围压的增加而增加，个人觉得没有给出的必要。我查过许多文献，目前还没有查到锚固剂剪切力会随围压增加而增大的论证。也许是本人水平有限，请高手不吝指教。谢谢。

galu

楼主讲的太精彩了！
赶快仔细拜读一下。

sch

看来每一行都藏龙卧虎啊！我收藏此贴！希望此贴加分！
在此我也提个问题，请楼主解答。你们做地下工程，你用预应力锚索的参数怎样获得？是不是也类似隧道的锚干拉拔试验来获得锚干参数？

freddie_1999

很精彩，收藏

elite1218

支持tg0215老大
如果有建模部分的命令流就好了,没做过这方面的,俺想系统学一下

tg0215

原帖由 sch 于 2006-12-28 14:50 发表
看来每一行都藏龙卧虎啊！我收藏此贴！希望此贴加分！
在此我也提个问题，请楼主解答。你们做地下工程，你用预应力锚索的参数怎样获得？是不是也类似隧道的锚干拉拔试验来获得锚干参数？

对，一般都是通过锚杆拉拔试验获得，虽然锚杆的实际工况与拉拔时的工况不一致，但用拉拔试验获得锚杆及锚固剂参数还是可以的。sch博士有没有好的办法？对于井下巷道，我想通过测力锚杆的位移反演来获得锚杆锚固剂的参数，只是一个想法，没有实践，不知能否行得通。希望大家指点、交流一下。

benjackxu

拜读，拼命支持一下！！往上顶。

tg0215

前面说的预应力加在自由段合适，现在有疑问：实际工况中，在对锚杆进行拉拔加载预应力时，锚固剂肯定是受力的（岩体通过锚固剂给锚杆剪力以平衡拉拔力），那么在模拟的时候，预应力是不是不能只加载到自由段，也要加载到锚固段？如果锚固段也加的话，肯定不是全锚固段都加，而是加靠近自由段的一部分，那么，应该加多长合适？？
其实如果只模拟巷道支护，不需要考虑这么细，加在自由段就行了。但如果要分析预应力锚杆锚固机理，上面的问题就必须要考虑了。

sch

但是不知道你用的是何种锚干？煤矿（90年代）往往大多为膨胀锚干(靠摩擦力锚固，应该为全锚)，公路隧道目前主要为螺纹钢锚干锚固济，螺纹钢锚干也应该为全锚，目前端头锚固锚干使用很少，施工起来也麻烦。但是不知锚索如何？