【讨论】纳闷、郁闷、苦闷、岩土体开挖问题大讨论

fengjun4318

      据我所知，模拟开挖（填筑）问题有两种方法：一是先施加初始应力场（主要考虑自重），然后杀死单元(此时不加重力），这时程序自动计算平衡力，自动反加于岩土体进行计算，即相当于卸载，在geoslope软件中，就是这样实现的，最终应力场为初始应力场和反力引起的应力场之和，位移为反力引起的位移。二是直接利用单元生死功能（此时要施加重力）进行计算，相当于模拟现场施工，计算结果应力是准确的，但是位移必须减去岩土体未开挖前在重力作用下产生的位移（这一部分早已固结完成）。
     abaqus中我就不太明白了，既然使用initial condition施加了初始应力，为啥还用geostatic施加重力进行平衡，初始应力难道会产生位移吗？我觉得，初始应力场本来就是自重产生的，既然有了他，就不应该在以后的step中加重力荷载，二者本来就是同一件事！纳闷！可能我刚学abaqus，太无知了吧！
      我曾用过geoslope和flac3d计算边坡开挖，geoslope只能做二维，flac3d建模困难，但是他们做开挖很方便。我一般是这样操作的：首先建立原始模型，将岩土体设为弹性材料（E随深度变化），计算原始地应力了；然后将其作为初应力输入同一模型（材料按实际情况选取），kill单元进行计算。flac中更方便，直接先加重力计算一次，再用一个命令，将其产生地位移设为零，再开挖计算。
     哪位大侠能够给出一个详细地用abaqus做的岩土体开挖例子（地面不水平的一般情况），不知道加了初始应力后，杀死单元，程序能不能自动计算反力进行加载。
      个人愚见，请赐教！！！

fengjun4318

    怎么没人回应！是不是用abaqus搞岩土的人不多呀！给点面子，顶一下吧！！！！！！！！
    我用geoslope试算过，我所说的两种模拟开挖的方法算出的结果不一样，我现在真糊涂了，怎么办呢？
     abaqus这么强大，应该能解决我的问题吧？看来要继续努力！！！

silt

fengjun4318 wrote:
     ...      
     abaqus中我就不太明白了，既然使用initial condition施加了初始应力，为啥还用geostatic施加重力进行平衡，初始应力难道会产生位移吗？我觉得，初始应力场本来就是自重产生的，既然有了他，就不应该在以后的step中加重力荷载，二者本来就是同一件事！纳闷！可能我刚学abaqus，太无知了吧！
    ...
           个人愚见，请赐教！！！

  
就我的理解,施加Geostatic不同于一般所理解的加载（如重力荷载），这种加载仅为了和初始应力场平衡，或者可认为是Abaqus的处理手法。个人理解不知正确与否？

cafe0519

这几天路由器坏了、几天都上不来。我也是纳闷、郁闷、苦闷.
  
你提的这个问题恰恰也是令人深思的一个点。ABAQUS到目前为止、没有在Geotechnique领域投入过多的研究、从它的Geostatic处理手法就可见一斑、因此它在处理一些特殊的地学问题时、就会遇到麻烦。恰好你说的GeoSLope和ABAQUS我都在用、我发现你的理解上有一点偏差、其实你好好研究一下ABAQUS中那个"Jointed Rock Slope Stability"例子就会发现ABAQUS其实和GeoSLOPE采用了同样的处理、因为到目前为止关于岩土体的初始应力场的理论研究就是那么一点点进展。希望你看完例子后有所体会。
  
考虑你这个问题的提法非常有现实意义、我给你加一分。

raullee

个人愚见：
initial coditions 加上的初始应力场是在理想条件下自重产生的应力场，而在具体问题中，由于边界条件等因素的影响，自重产生的应力场与理想状况下的应力场不可能完全一致，所以要有Geostatic这一步。
另外，在土工计算中，自重产生的沉降早已完成，在Geostatic步加上自重后，如果给定的边界条件与初始应力合理，就不应该产生很大的沉降，个人认为Geostatic步的功能就是模拟在自重下已完成固结的土体，所以在后续分析步中不需要减去自重产生的沉降。
以上仅为个人理解，请各位批评指正。
土体开挖的问题同样困扰我很久了，期待着各位的详细阐述。

fengjun4318

     谢谢管理员大人的照顾以及raullee兄的热情帮助!
     顺便问一下:"Jointed Rock Slope Stability"那个例子具体在帮助的哪里?
我好像找不到.

xiejiabi

个人愚见，ABAQUS中的*Initial condition, Type=Stress, Geostactic只是一种粗略考虑初始地应力的方法，它没办法复杂边界或结构情况下的初始地应力。别人曾建议我先计算一步，再把计算结果读进来。因为用上述选项定义初始地应力，可能单元内部的应力不平衡，所以需要geostatic求解程序来调整应力平衡，理想状态下，要求位移为零，这表示所施加的外力、边界和初始应力场是满足平衡的。至于开挖，我觉得先加地应力，后remove掉挖去单元是合理的，特别是在非线性材料中

raullee

fengjun4318 wrote:
     谢谢管理员大人的照顾以及raullee兄的热情帮助!
     顺便问一下:"Jointed Rock Slope Stability"那个例子具体在帮助的哪里?
我好像找不到.

  
在example problems manual 中：1.1.6  Jointed rock slope stability

silt

如果不是技术秘密的话,可否把INP文件附上,好帮你分析.开挖6米回弹就有0.4米,确实大了!

tjhuangcheng

我明年有一篇文章要发在《岩土力学》上
论述了这个问题
感兴趣可以看一下

hanfengleng

用flac算边坡开挖，先加的重力加速度就是模拟边坡形成是所产生的应力场，这时候的位移是没有用的；平衡后，在加构造应力场，也就是初始应力场，计算平衡；在实现开挖的时候要去掉位移，不去也可以，那么以后计算位移的时候要减去初始值。flac计算不需要用位移做为计算的条件。所以可以将初始位移清0是软件本身决定的，而不是理论上的原因。自己的一点看法，敬请指正！！

fengjun4318

我个人认为，人工开挖边坡和自然边坡稳定性分析应采用不同的分析方法。
人工开挖边坡失稳的主要原因是开挖卸荷和解脱约束，可采用等效节点力法实现，即在开挖面反加荷载，必须考虑初始地应力；
自然边坡失稳的原因主要可以归结为水、地震等导致边坡岩体强度降低、外荷增大所致，可采用直接加重力等荷载计算。
但是仍有几个问题需要研究讨论：
1 就工程而言，人工开挖边坡和自然边坡并没有必然的区别，只不过是边坡所处的不同阶段，边坡开挖后自然会形成自然边坡，我们采用不同的方法只是针对其不同的演化阶段，有不同的侧重点。类似与施工阶段和运营阶段。
2 边坡在开挖过程中，由于卸荷效应，实际岩体力学参数在发生变化，如何考虑？哈秋舲等提出了卸荷岩体力学，思路很不错，但是程序太少，能否使用已有的程序如adina，abaqus等考虑力学参数的弱化。
3 边坡开挖后，随着时间的变化，坡体结构有变化，是否可以用改变宏观岩体力学参数加以模拟。
4 如何根据数值计算出的结果进行稳定性评价？有没有较好的方法。
5 不知那位兄台有边坡开挖后坡体力学参数以及位移随时间变化的实测资料， 能否借来一看，万分感谢！   

bear

我前不久用ANSYS做了一个土钉支护的模拟分析，是这样考虑初始地应力的。
先在未开挖时施加重力，计算出场地的初始应力场和位移场，将结果保存为工况1，然后进行一步步开挖计算，最后在输出支护体系的位移时，将计算结果减去工况1，但在输出应力时，则将计算结果直接输出，不减工况1。
这样将应力和位移分开考虑，虽然也可以得到较为理想的结果，但总感觉有点欠妥，可是又想不出更好的办法来解决这个问题，如果哪位高人有更好的解决方案，敬请指点！

aichuanbao

      我也在用ANSYS作隧道的开挖，初始地应力的处理也很头痛，没办法的情况下，用的方法也是算完之后把只施加重力的位移减去。从等效的角度讲应该是对的，但是有限元计算，位移是方程中的计算条件，所以觉得总是不踏实。
      标准的实现方法：先计重力，求出初始应力场；然后，把分析域的边界全加约束，不计重力，把位移全置零，只剩应力应变；以此为初始条件进行下一步开挖的计算。原来作开挖，用的是老师的程序，就是这么处理的。不知道ANSYS能不能