断层模拟UDEC
(完整word版)Udec计算算例
1.3 UDEC算例1.3.1工程概况某隧道位于一包含高角度连续节理岩体内，节理倾角为50度，平均间距为7m，隧道为一半径为9m的圆形隧道。
贯穿于开挖面内的一垂直断层，在隧道拱顶形成了一个三角楔形体。
本算例使用UDEC的结构单元逻辑来模拟喷射混凝土和锚杆联合支护的圆形隧道开挖问题。
1.3.2构建模型隧道埋深451m，为半径9m圆形隧道，本次计算模型左右边界取41m，隧道至上下边界也取41m。
总的来说，模型长100m，宽100m。
计算模型如图1-1所示。
图1-1 UDEC计算模型1.3.3计算参数在包含高倾角节理和垂直断层的岩体内进行圆形开挖的UDEC模型岩体、节理和断层参数如下所示：表1-1 完整岩石物理力学参数密度Dens （kg/m3）体积模量K（Gpa）剪切模量G（Gpa）2500 1.5 0.6表1-2 节理、断层物理力学参数表1-3 喷射混凝土物理力学参数表1-4 岩体和喷射混凝土接触面物理力学参数表1-5 锚杆物理力学参数作为演示的目的，隧道开挖和支护是瞬时发生的。
本算例共两种支护分析被计算：第一，只施加喷射混凝土衬砌；第二，喷射混凝土和锚杆联合提供支护。
为了在第二种支护情况分析中可以更清晰的看到锚杆提供的支护，算例采用喷射混凝土的抗压强度被设置成一个很低的值，且厚度仅取为10cm。
1.3.4模拟步骤1.建立模型在UDEC中输入以下命令可建立隧道结构模型及边界。
如图1-2所示。
newround 0.1block -50,-50 -50,50 50,50 50,-50 jset -50,0 100,0 0,0 7,0 ；刷新UDEC窗口，重新调用一个新程序；块与块之间的圆角半径，必须小于块体最小边的1/2 ；建立模型框架；设置节理crack -6 -50 -6 50 tunnel (0,0) 9,16 del range area 0.08 gen edge 10 ；设置断层；模拟开挖隧道边界；删除面积小于0.08的块体；自动划分单元，单元最大边长不超过10图1-2 初步模型图2.设置单元属性和材料特征在UDEC中输入如下命令设置单元属性和材料特征。
udec数值方法
5. 有平面-应变、平面-应力及轴对称三种问题模型。
6. 具有用来描述岩石-结构相互作用的结构单元模型，如锚
剪切力：由于块体所受的剪切力与块体运动和加载的历史或
路径有关，所以对于剪切力要用增量△Ft来表示。设两块体
之间的相对位移为δt，则：Ft=Ktδt, Kt为切向刚度系数， δt为两块体之间的相对位移。
破坏条件：法向力和切向力所表示的力与位移关系 为弹性，但在某些情况下弹性关系是不成立的，需
要考虑破坏条件。如当岩块受到张力分离时，作用
t t
时刻
Fn (t t ) Fn (t ) Fn (t ) Ft (t t ) Ft (t ) Ft (t )
对于块体间不允许出现拉力，故
Fn 0
对于剪切力，其稳定状态有库仑-莫尔定量：
Ft Ft
式中
max
Fn tan j c j
Ft Fn tan Ft max
该模型的力与位移关系分别如下图所示：
（a）法向力与法向位移
（b）切向力与切向位移
刚度系数的确定：对于如图所示的两个接触块体，其 长度和宽度分别为a、b，弹性常数为E、μ。可得其法 向刚度系数为：
E K n n
2
S b 设块体厚度为 1个单位，则 Sa
二维和三维的离散元程序UDEC和3DEC。我国有2D-BLOCK和
3D-BLOCK。
应用领域：边坡、巷道与采场、地下开采、地震、爆炸、核废 料储存、散体介质运动、断裂、地下水渗流、热传导等。
地震作用对采空区塌陷的UDEC模拟
地震作用对采空区塌陷的UDEC模拟500kV输电线路、59 条 220kV输电线运 4 条前言随着我国西电东送战略的实施，输础的破坏十分严重，而由于陡峭的地形、区域地路、122条 110kV输电线路。
严重损毁变电站 16 电线路质构造、岩体风化破碎等引发的滑坡、崩塌及泥的电压等级越来越高,超高压、特高压交、直流输座，其中 500kV1座、220kV3座、110kV5座。
四石流等地震地质次生灾害对电网工程的破坏更川全网损失负荷近 400 万 kW，负荷损失率为电已成为主电网调配区域能源的主要手段。
由为严重。
于我国西部地区受到印度板块向北推移挤压， 31.8,，6 市州负荷损失率达75.7,。
在复杂的区域地质构造及地质地震背景青藏高原强烈变形，高原内部及其边缘的活断重灾区主要受损的线路有:220kV 平回线、下，线路路径及塔位选择时，如何合理利用地形 220kV福回一线、220kV 福回二线、220kV 耿山层上经常发生强烈地震，我国西部地区已经是地质条件并考虑地震地质作用，将是线路勘测世界大陆内部活跃的强烈地震区，因此很多西南(北)线、220kV 映山线、220kV 渔山东(西)线、设计中地质工作者的重要任务。
220kV平山线、220kV源山南(北)线、220kV 丹 1,汶川大地震对震区输电线路的破坏现状部山区输电线路将从强震区穿过，跨越可能的 2008年 5 月 12 日 14 点 28 分，汶川发生山线、110kV 映灌线、220kV 福银线、220kV 竹发震断层不可避免。
确保西部山区输电线路的了举世震惊的里氏 8.0 级特大地震。
地震不但给茂线、220kV 红薛线、220kV 薛州线、220kV 州地震安全十分重要，不仅可以避免造成巨额的经济损失,还可以确保其他基础设施如通讯、交茂线共 5 条线路、500kV 茂谭一二线及220kV 上百万家庭带来巨大灾难，也摧毁了大量的电通、供水等的正常运行,避免次生灾害的发生,并茂永线等。
UDEC中文指导说明
通用离散元用户指导（U D E C 3.1）2004.9目录1 引言 (1)1.1 总论 (1)1.2 与其他方法的比较 (2)1.3 一般特性 (2)1.4 应用领域 (3)2 开始启动 (4)2.1 安装和启动程序 (4)2.1.7 内存赋值 (4)2.1.9 运行UDEC (5)2.1.10 安装测试程序 (5)2.2 简单演示－通用命令的应用 (5)2.3 概念与术语 (6)2.4 UDEC模型：初始块体的划分 (8)2.5 命令语法 (9)2.6 UDEC应用基础 (10)2.6.1 块体划分 (10)2.6.2 指定材料模型 (16)2.6.2.1 块体模型 (16)2.6.2.2 节理模型 (17)2.6.3 施加边界条件和初始条件 (19)2.6.4 迭代为初始平衡 (21)2.6.5 进行改变和分析 (24)2.6.6 保存或恢复计算状态 (25)2.6.7 简单分析的总结 (25)2.8 系统单位 (26)3 用UDEC求解问题 (27)3.1 一般性研究 (27)3.1.1 第1步：定义分析模型的对象 (28)3.1.2 第2步：产生物理系统的概念图形 (28)3.1.3 第3步：建造和运行简单的理想模型 (28)3.1.4 第4步：综合特定问题的数据 (29)3.1.5 第5步：准备一系列详细的运行模型 (29)3.1.6 第6步：进行模型计算 (29)3.1.7 第7步：提供结果和解释 (30)3.2 产生模型 (30)3.2.1 确定UDEC模型合适的计算范围 (30)3.2.2 产生节理 (32)3.2.2.1 统计节理组生成器 (32)3.2.2.2 VORONOI多边形生成器 (34)3.2.2.3 例子 (34)3.2.3 产生内部边界形状 (35)3.3 变形块体和刚体的选择 (38)3.4 边界条件 (42)3.4.1 应力边界 (42)3.4.1.1 施加应力梯度 (43)3.4.1.2 改变边界应力 (44)3.4.1.3 打印和绘图 (44)3.4.1.4 提示和建议 (45)3.4.2 位移边界 (46)3.4.3 真实边界－选择合理类型 (46)3.4.4 人工边界 (46)3.4.4.1 对称轴 (46)3.4.4.2 截取边界 (46)3.4.4.3 边界元边界 (49)3.5 初始条件 (50)3.5.1 在均匀介质中的均匀应力：无重力 (50)3.5.2 无节理介质中具有梯度变化的应力：均匀材料 (51)3.5.3 无节理介质中具有梯度变化的应力：非均匀材料 (51)3.5.4 具有非均匀单元的密实模型 (52)3.5.5 随模型变化的初始应力 (53)3.5.6 节理化介质的应力 (54)3.5.7 绘制应力等值线图 (55)3.6 加载与施工模拟 (57)3.7 选择本构模型 (62)3.7.1 变形块体材料模型 (63)3.7.2 节理材料模型 (64)3.7.3 合理模型的选择 (65)3.8 材料性质 (71)3.8.1 岩块性质 (71)3.8.1.1 质量密度 (71)3.8.1.2 基本变形性质 (71)3.8.1.3 基本强度性质 (72)3.8.1.4 峰后效应 (73)3.8.1.5 现场性质参数的外延 (77)3.8.2 节理性质 (80)3.9 提示和建议 (81)3.9.1 节理几何形状的选择 (81)3.9.2 设计模型 (81)3.9.3 检查模型运行时间 (82)3.9.4 对允许时间的影响 (82)3.9.5 单元密度的考虑 (83)3.9.6 检查模型响应 (83)3.9.7 检查块体接触 (83)3.9.8 应用体积模量和剪切模量 (83)3.9.9 选择阻尼 (84)3.9.10 给块体和节理模型指定模型和赋值 (84)3.9.11 避免圆角误差 (85)3.9.12 接触嵌入 (85)3.9.13 非联结块体 (86)3.9.14 初始化变量 (86)3.9.15 确定坍塌荷载 (86)3.9.16 确定安全系数 (86)3.10 解释 (88)3.10.1 不平衡力 (88)3.10.2 块体/网格结点的速度 (88)3.10.3 块体破坏的塑性指标 (89)3.11 模拟方法 (89)3.11.1 有限数据系统模拟 (89)3.11.2 混沌系统的模拟 (90)3.11.3 局部化、物理的不稳定性和应力路径 (91)1 引言1.1 总论通用离散元程序（UDEC，Universal Distinct Element Code）是一个处理不连续介质的二维离散元程序。
断层附近软岩巷道围岩控制数值模拟的方案设计
断层附近软岩巷道围岩控制数值模拟的方案设计针对断层附近软岩巷道围岩控制的问题，为研究断层附近软弱围岩巷道围岩变形规律及围岩变形破坏机理，以典型矿区1408工作面回风巷为研究对象，通过UDEC数值模拟软件，提出巷道围岩锚杆支护方案设计，为提出相应的支护对策及可行的支护方案，并确定相应的巷道支护参数提供理论依据。
标签：断层附近;软岩巷道;围岩控制;数值模拟1 工程概况该采区的煤层整体是一个近水平的倾斜形态，整体的形态是西北较为高，东南稍偏低，其该整体的倾角为3°～5°之间。
研究试验的巷道位置为第四采区中的1号煤层，距离地面的标高大约为+1050m，距离煤层的标高大约为+815m。
此煤层具有地质条件比较稳定、结构复杂的特征，煤层顶板为泥岩与砂岩，而底板为泥岩与白云质岩。
煤层中有1～3层的夹矸石。
厚度有3～4m之间，埋深为235m 左右，该采区中1煤层的顶底板柱状图，如表1所示。
在1408回风巷掘进的过程中，在该研究报告中提到的SF6断层，如图1所示。
2 断层附近软岩巷道数值模拟2.1 模型构建岩层移动的数值模拟中，一般采用与相似材料模拟实验较为类似的简化方法。
针对不同的研究目的，即所采用的模型边界也应该作出适当调整。
根据目前1408工作面的回采巷道顶板现场钻孔监测，钻孔深度约为3m时会出现滴水或“出汗”的现象，只要钻孔深度达到6m或以上深度时，才会出现大量淋水，大约经过10天之后，淋水量会显著变小，近于“出汗”现象，所以，在数值模拟时，要考虑水作用影响围岩弱化，综合柱状图，确定计算模型用摩尔—库仑模型。
模型位移边界条件为：一方面是控制了边界在x方向上的左右偏移;另一方面控制下部边界在y方向上的左右偏移。
破碎、顶板较软的煤体，最大边长小于0.51 m的巷道围岩块体单元，其他的岩层单元以距煤层的距离进行适当所谓划分，来适应实际情况。
2.2 数值模拟方案设计经研究设计锚杆的支护参数在围岩含水条件巷道的支护效果进行比较，地质条件为1408工作面的回风巷道，设计模拟方案五个，详细设计如下：（1）采用直径为20mm，长度为2400mm的左旋螺纹钢锚杆作为顶锚杆，长0.8m，宽0.9m的间排距，并架设金属网、钢筋梯的锚网索联合支护方式;帮锚杆采用直径为18mm，高度为1800mm的圆钢锚杆，其间排距为1×0.9m，并架设金属网。
(完整word版)UDEC模拟实例与解析
UDEC 实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛UDEC 实例翻译与命令解析翻译：珠穆朗玛1 地震诱发地层坍塌 Seismic-Induced Groundfall1.1 问题描述本例展示使用 UDEC 模拟分析地震诱发地层坍塌的一类的问题,模型见图 1.1,该模型基 于加拿大安大略省萨德伯里市鹰桥公司弗雷则矿 34-1-554 切割断面的一个剖面图的结构和 尺寸. 用二维平面应变模型代表垂直于超采轴向方向的平面效应,超采面高 5m,宽 10m.假定两个连续节理交叉平面分析:一个角度为 45 度,另一个为-9 度,两者节理间距均为 5m,为了演示的目的,一个近似垂直的“虚拟节理”也被添加到块体内开挖面顶部以增强不稳 定性。
围岩参数来自试验室平均测试数值，假定岩石块体参数如下：假定块体仅具有弹性行为，节理假定符合库伦滑动准则，选择典型的教课书数值作为节 理参数，如下：初始应力状态按各向同性估计为24Mpa（假定垂直荷载由覆盖深度大约800m 的岩层产生）。
1.2 UDEC 分析UDEC 模拟顺序分三个阶段,首先,模型在初始应力状态下进行无超采固结.其次,进行开挖并且模型循环至平衡状态.本阶段超采面周围的应力分布见图1.2.超采正上方和下方的块体滑动后稳定.在第三阶段.估计了两个不同的峰值速度的地震事件.对所有地震模拟,在问题域的外周边界引入粘滞边界用以消除波的反射.从而模拟有限的岩体,地震事件用施加到模型顶部y 方向的正弦应力波表现.应力波被叠加到已存在的初始地应力上.在第一个模拟中,施加1.25Mpa 的峰值应力,应当注意的是,由于粘滞边界条件实际是在模型顶部, 施加的有效影响应力应该是1.25 MPa/2, or 0.625 MPa.0.02 秒后的开挖面拱顶的应力分布见图1.3,两点的位移被监测,1 点位于开挖面的左角,点2 位于拱顶块体的右角, 图1.4 的位移时间曲线显示两点本质上是弹性反应.本例关心的问题是在模型顶部施加的速度和计算速度的对比,下面的公式可以用以估计施加的波速.使用这个方程,施加的最大波速大概是0.04m/sec,图1.5 显示的峰值波速小于0.06m/sec. 估计的波速和监测波速的不同在于使用的围岩模量.而是没有考虑节理变形的相等变形模量.在第二个案例中,施加应力波峰值12.5 Mpa(有效应力6.25Mpa).0.02 秒后的开挖拱顶应力分布见图1.6.该图显示出拱顶岩体不受力,表面该块体已经松散并正在下落.对于关心的问题,后来三个时间的几何体和应力分布见图1.8 至图1.10.在问题的顶部预测的波速(从上面的方程)是0.4m/sec.从模型中计算的波速见图1.11,再次,由于使用的是原岩弹性模量而不是岩体的变形模量导致预测和监测的波速之间的差异.1.3 节包含了该模型的数据列表,该列表包含了一个FISH 函数(show)被用来创建坍塌的动画文件,每隔0.02 秒俘获一个显示的图片.通过改变FISH 参数time_int 可以改变动画帧的间隔.视图的总数也可以通过改变snap_shot 的数值进行改变.为了显示80 帧的显示图片而创建的该电影文件需要大概13MB 的硬盘空间.1.3 数据文件列表Example 1.1 SEISMIC.DATtitleSEISMIC INDUCED ROOF COLLAPSE 地震诱发拱顶坍塌;round 0.01; define original boundary of modeled region 定义模型区域的原始边界block -25,-20 -25,20 25,20 25,-20; generate joint pattern over entire original region 在整个原始区域生成节理形态jregion id 1 -25,-25 -25,25 25,25 25,-25jset 45,0 200,0 0,0 5.0,0 (0,0) range jreg 1jset -9,0 200,0 0,0 5.0,0 (0,0) range jreg 1; put in joints needed for the later excavation 为了后面开挖而设置的节理crack -5.01,-2.51 5.01,-2.51crack -5.01, 2.51 5.01, 2.51crack -5,-2.5 -5,2.5crack 5,-2.5 5,2.5crack 2.25,2.5 1.93,5.0; generate fdef zones and assign joint properties (mat=1 & jmat=1;default) 生成单元和设置节理参数generate edge 9.0 range -30,30 -30,30prop mat=1 d=0.00300 k=39060 g=31780prop jmat=1 jkn=20000 jks=20000prop jmat=1 jf=30.0; apply boundary conditions and initial conditions to 在地应力下施加边界条件和初始条件; consolidate model under field stressesbound stress=-24.0, 0.0, -24.0 ygrad=-0.3 0 -0.3insitu stress=-24.0, 0.0, -24.0 ygrad=-0.3 0 -0.3bound yvel 0.0 range -26,26 -21,-19grav 0.0 -10.0; track the x-displacement, and y-displacement over time 追踪位移hist solvehist xdis=0,7 ydis=0,7 type 1solve rat 1e-5; save consolidated statesave seismic1.sav; make excavationdelete range -5,5 -2.5,2.5solve rat 1e-5; save excavated statesave seismic2.sav;rest seismic2.sav; apply seismic load from top (peak velocity=0.04 m/sec);; set up nonreflecting boundarybound mat=1bound xvisc range -26 -23 -21 21bound xvisc range 23 26 -21 21bound xvisc yvisc range -26 26 -21 -19bound xvisc yvisc range -26 26 19 21; apply sinusoidal stress wavebound stress 0 0 -1.25 yhist=cos(100.0,0.0195) range -26 26 19 21;reset time hist disp rothist ydis (-4.48,2.57)hist ydis (0,2.57) yvel (0,2.57) yvel (4,2.57) yvel(-4.48,2.57)hist yvel (0,20) yvel (25,10) yvel (25,-10) yvel (0,-20)hist yvel (-25,-10) yvel (-25,10)hist sxx (25,10) sxx (25,-10) sxx (-25,-10) sxx (-25,10)hist syy (0,20);damp 0.1 1.0 mass; 0.02 sec.cyc time 0.02save seismic3.sav;rest seismic2.sav; apply seismic load from top (peak velocity=0.4 m/sec); set up nonreflecting boundarybound mat=1bound xvisc range -26 -23 -21 21bound xvisc range 23 26 -21 21bound xvisc yvisc range -26 26 -21 -19bound xvisc yvisc range -26 26 19 21; apply sinusoidal stress wavebound stress 0 0 -12.5 yhist=cos(100.0,0.0195) range -26 26 19 21reset time hist disphist ydis (-4.48,2.57)hist ydis (0,2.57) yvel (0,2.57) yvel (4,2.57) yvel(-4.48,2.57)hist yvel (0,20) yvel (25,10) yvel (25,-10) yvel (0,-20)hist yvel (-25,-10) yvel (-25,10)hist sxx (25,10) sxx (25,-10) sxx (-25,-10) sxx (-25,10)hist syy (0,20);damp 0.1 1.0 masssave seismov.sav;; 0.02 sec. —————————————————————————————————————UDEC 实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛cyc time 0.02save seismic4.sav; 0.25 sec.cyc time 0.23save seismic5.sav; 0.50 sec.cyc time 0.25save seismic6.sav; 0.75 seccyc time 0.25save seismic7.sav;rest seismov.sav; make a movie of the groundfall;wind -12 12 -12 12set ovtol 0.05plot block vel max 2.0 blue stress max 50movie onmovie file = seismic.dcxmovie step 1000step 400003 隧道支护荷载Tunnel Support Loading3.1 问题陈述本例模拟展示了UDEC 在检查衬砌隧道方面的应用,着重强调了荷载在混凝土衬砌中的发展,本例也解释了模拟连续建造操作中独立阶段的模拟程序.隧道系统的理想几何体见图3.1.系统包含在海床下大约70m(中线)深度,中线间距12m 的两个隧道, 初始水位在隧道中线上方110m 处.服务隧道直径5.24m,衬砌厚度37cm.主隧道直径8.22m,衬砌厚度46cm.服务隧道先于主隧道开挖和衬砌.随后设置主隧道衬砌,水位上升增加到100m.—————————————————————————————————————UDEC 实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛施工顺序是:(1)开挖服务隧道excavation of the service tunnel;(2)衬砌服务隧道lining of the service tunnel; (3)开挖主隧道excavation of the main tunnel; (4)衬砌主隧道lining of the main tunnel; and (5)升高水位raising of the water level.分析的目的是评价每个施工阶段服务隧道和主隧道支护状况.本例的材料参数见下:岩体——开挖隧道的围岩参数为：弹性模量elastic modulus 0.89 GPa泊松比Poisson’s ratio 0.35单轴抗压强度uniaxial compressive strength 3.5 MPa粘聚力cohesion 1 MPa密度density 1340 kg/m3混凝土衬砌——弹性模量为24 GPa ，泊松比为0.19. 假定衬砌为线弹性材料。
断层udec 命令
jset 90,0 2,0 2,0 2,0 0,57 range jreg 2
;03上覆岩层(96m)
jreg id 3 0,59 0,150 170,150 206.4,59
jset 0,0 400,0 0,0 6,0 0,59 range jreg 3
n
round 0.05
set ovtol=0.1
block 0,0 0,150 400,150 400,0
crack 0,0 400,0
crack 0,55 208,55
crack 0,59 206.4,59
crack 188,130 400,130
crack 0,150 400,150
prop m=3 dens=1270 bulk=2.2e9 sh=1.7e9 co=1.2e6 fr=35 t=1.5e6 ;上覆岩层
prop m=4 dens=2830 bulk=6.7e7 sh=1.4e7 co=2.4e4 fr=35 t=4.5e6 ;表层
prop jmat 2 jkn=5.9e9 jks=2.8e9 jc=2e6 jf=35 jt=0 ;煤层
prop jmat 3 jkn=5.9e9 jks=3.2e9 jc=1.3e6 jf=35 jt=0 ;上覆岩层
set ov 1
hist unbalance
solve rat 1e-4
sav E:\Z\mn2.sav
rest E:\Z\mn2.sav
reset hist
reset disp
his unbal
;更改材料属性(all)
UDEC模拟实例与解析
UDEC 实例翻译与命令解析翻译：珠穆朗玛1 地震诱发地层坍塌Seismic-Induced Groundfall1.1 问题描述本例展示使用UDEC 模拟分析地震诱发地层坍塌的一类的问题,模型见图1.1,该模型基于加拿大安大略省萨德伯里市鹰桥公司弗雷则矿34-1-554 切割断面的一个剖面图的结构和尺寸. 用二维平面应变模型代表垂直于超采轴向方向的平面效应,超采面高5m,宽10m.假定两个连续节理交叉平面分析:一个角度为45 度,另一个为-9 度,两者节理间距均为5m,为了演示的目的,一个近似垂直的“虚拟节理”也被添加到块体内开挖面顶部以增强不稳定性。
围岩参数来自试验室平均测试数值，假定岩石块体参数如下：假定块体仅具有弹性行为，节理假定符合库伦滑动准则，选择典型的教课书数值作为节理参数，如下：初始应力状态按各向同性估计为24Mpa（假定垂直荷载由覆盖深度大约800m 的岩层产生）。
1.2 UDEC 分析UDEC 模拟顺序分三个阶段,首先,模型在初始应力状态下进行无超采固结.其次,进行开挖并且模型循环至平衡状态.本阶段超采面周围的应力分布见图 1.2.超采正上方和下方的块体滑动后稳定.在第三阶段.估计了两个不同的峰值速度的地震事件.对所有地震模拟,在问题域的外周边界引入粘滞边界用以消除波的反射.从而模拟有限的岩体,地震事件用施加到模型顶部y 方向的正弦应力波表现.应力波被叠加到已存在的初始地应力上.在第一个模拟中,施加1.25Mpa 的峰值应力,应当注意的是,由于粘滞边界条件实际是在模型顶部, 施加的有效影响应力应该是1.25 MPa/2, or 0.625 MPa.0.02 秒后的开挖面拱顶的应力分布见图1.3,两点的位移被监测,1 点位于开挖面的左角,点2 位于拱顶块体的右角, 图1.4 的位移时间曲线显示两点本质上是弹性反应.本例关心的问题是在模型顶部施加的速度和计算速度的对比,下面的公式可以用以估计施加的波速..估计的波速和监测波速的不同在于使用的围岩模量.而是没有考虑节理变形的相等变形模量在问题的顶部预测的波速(从上面的方程)是0.4m/sec.从模型中计算的波速见图1.11,再次,由于使用的是原岩弹性模量而不是岩体的变形模量导致预测和监测的波速之间的差异.1.3 节包含了该模型的数据列表,该列表包含了一个FISH 函数(show)被用来创建坍塌的动画文件,每隔0.02 秒俘获一个显示的图片.通过改变FISH 参数time_int 可以改变动画帧的间隔.视图的总数也可以通过改变snap_shot 的数值进行改变.为了显示80 帧的显示图片而创建的该电影文件需要大概13MB 的硬盘空间.1.3 数据文件列表Example 1.1 SEISMIC.DATtitleSEISMIC INDUCED ROOF COLLAPSE 地震诱发拱顶坍塌;round 0.01; define original boundary of modeled region 定义模型区域的原始边界block -25,-20 -25,20 25,20 25,-20; generate joint pattern over entire original region 在整个原始区域生成节理形态jregion id 1 -25,-25 -25,25 25,25 25,-25jset 45,0 200,0 0,0 5.0,0 (0,0) range jreg 1jset -9,0 200,0 0,0 5.0,0 (0,0) range jreg 1; put in joints needed for the later excavation为了后面开挖而设置的节理crack -5.01,-2.51 5.01,-2.51crack -5.01, 2.51 5.01, 2.51crack -5,-2.5 -5,2.5crack 5,-2.5 5,2.5crack 2.25,2.5 1.93,5.0; generate fdef zones and assign joint properties (mat=1 & jmat=1;default) 生成单元和设置节理参数generate edge 9.0 range -30,30 -30,30prop mat=1 d=0.00300 k=39060 g=31780prop jmat=1 jkn=20000 jks=20000prop jmat=1 jf=30.0; apply boundary conditions and initial conditions to 在地应力下施加边界条件和初始条件; consolidate model under field stressesbound stress=-24.0, 0.0, -24.0 ygrad=-0.3 0 -0.3insitu stress=-24.0, 0.0, -24.0 ygrad=-0.3 0 -0.3bound yvel 0.0 range -26,26 -21,-19grav 0.0 -10.0; track the x-displacement, and y-displacement over time追踪位移hist solvehist xdis=0,7 ydis=0,7 type 1solve rat 1e-5; save consolidated statesave seismic1.sav; make excavationdelete range -5,5 -2.5,2.5solve rat 1e-5; save excavated statesave seismic2.sav;rest seismic2.sav; apply seismic load from top (peak velocity=0.04 m/sec);; set up nonreflecting boundarybound mat=1bound xvisc range -26 -23 -21 21bound xvisc range 23 26 -21 21bound xvisc yvisc range -26 26 -21 -19bound xvisc yvisc range -26 26 19 21; apply sinusoidal stress wavebound stress 0 0 -1.25 yhist=cos(100.0,0.0195) range -26 26 19 21;reset time hist disp rothist ydis (-4.48,2.57)hist ydis (0,2.57) yvel (0,2.57) yvel (4,2.57) yvel(-4.48,2.57)hist yvel (0,20) yvel (25,10) yvel (25,-10) yvel (0,-20)hist yvel (-25,-10) yvel (-25,10)hist sxx (25,10) sxx (25,-10) sxx (-25,-10) sxx (-25,10)hist syy (0,20);damp 0.1 1.0 mass; 0.02 sec.cyc time 0.02save seismic3.sav;rest seismic2.sav; apply seismic load from top (peak velocity=0.4 m/sec); set up nonreflecting boundarybound mat=1bound xvisc range -26 -23 -21 21bound xvisc range 23 26 -21 21bound xvisc yvisc range -26 26 -21 -19bound xvisc yvisc range -26 26 19 21; apply sinusoidal stress wavebound stress 0 0 -12.5 yhist=cos(100.0,0.0195) range -26 26 19 21reset time hist disphist ydis (-4.48,2.57)hist ydis (0,2.57) yvel (0,2.57) yvel (4,2.57) yvel(-4.48,2.57)hist yvel (0,20) yvel (25,10) yvel (25,-10) yvel (0,-20)hist yvel (-25,-10) yvel (-25,10)hist sxx (25,10) sxx (25,-10) sxx (-25,-10) sxx (-25,10)hist syy (0,20);damp 0.1 1.0 masssave seismov.sav;; 0.02 sec.—————————————————————————————————————cyc time 0.02save seismic4.sav; 0.25 sec.cyc time 0.23save seismic5.sav; 0.50 sec.cyc time 0.25save seismic6.sav; 0.75 seccyc time 0.25save seismic7.sav;rest seismov.sav; make a movie of the groundfall;wind -12 12 -12 12set ovtol 0.05plot block vel max 2.0 blue stress max 50movie onmovie file = seismic.dcxmovie step 1000step 400003 隧道支护荷载Tunnel Support Loading3.1 问题陈述本例模拟展示了UDEC 在检查衬砌隧道方面的应用,着重强调了荷载在混凝土衬砌中的发展,本例也解释了模拟连续建造操作中独立阶段的模拟程序.隧道系统的理想几何体见图3.1.系统包含在海床下大约70m(中线)深度,中线间距12m 的两个隧道, 初始水位在隧道中线上方110m 处.服务隧道直径5.24m,衬砌厚度37cm.主隧道直径8.22m,衬砌厚度46cm.服务隧道先于主隧道开挖和衬砌.随后设置主隧道衬砌,水位上升增加到100m.—————————————————————————————————————施工顺序是:(1)开挖服务隧道excavation of the service tunnel;(2)衬砌服务隧道lining of the service tunnel; (3)开挖主隧道excavation of the main tunnel; (4)衬砌主隧道lining of the main tunnel; and (5)升高水位raising of the water level.分析的目的是评价每个施工阶段服务隧道和主隧道支护状况.本例的材料参数见下:岩体——开挖隧道的围岩参数为：弹性模量elastic modulus 0.89 GPa泊松比Poisson’s ratio 0.35单轴抗压强度uniaxial compressive strength 3.5 MPa粘聚力cohesion 1 MPa密度density 1340 kg/m3混凝土衬砌——弹性模量为24 GPa ，泊松比为0.19. 假定衬砌为线弹性材料。
udec模拟实例
6.4喷射混凝土UDEC模拟6.4.1 UDEC简介刚体离散单元法一般认为Cundall于1971年提出来的。
该法适用于研究在准静力或动力条件下的节理系统或块体集合的力学问题，最初用来分析岩石边坡的运动。
该法是在牛顿第二定律的基础上建立起来的, 假设块体为准刚度体，块体运动主要受节理或弱面控制。
刚性块体的假设对于应力水平较低的问题，如边坡稳定是合理的。
将节理岩体视为由裂隙切割的非连续介质，相互切割的裂隙将岩体分成相互独立的块体单元，单元之间可以看成是角-角接触、角-边接触或边-边接触。
块体间的边-边接触可分解为由两个角-边接触而成，并且随着单元的平移和转动，允许调整各个单元之间的接触关系，最终块体单元可能达到平衡状态，也可能一直运动下去。
这些块体在平衡条件发生变化时，块体之间就产生相互作用力，从而导致块体产生一定的加速度和位移，使块体的空间位置和状态发生变化。
运动的块体之间，由于差异位移矢量的存在，从而使块体之间又发生新的作用力，根据新的力系，又可以计算出来各个块体在新的力系下的加速度、位移及新的运动位置。
如此反复迭代直到整个体系在新的力系作用下达到平衡状态为止，这样整个岩体的破坏运动过程就被真实的模拟出来。
离散单元法可以对由不同块体构成的整体进行应力、应变的分析计算，各不同块体之间通过接触点的耦合而互相连接在一起。
就大多数岩体来说，其构造弱面的刚度和强度均比岩石本身要小得多，从这点出发，为了减少研究对象的不确定性（自由度）的数量，通常假定各不同岩石块体为刚性，结构产生的总位移仅仅是由各接触点（面）的变形所引起。
这里的研究对象被认为是各种离散块体的堆砌，块体之间的相互作用力可根据位移和力的关系式来求解，单个块体的运动遵循牛顿运动定律，即力和力矩的平衡。
数值分析模型的建立必须满足平衡方程、变形协调方程和本构方程，此外，还需要满足一定的边界条件。
但离散元块体之间不存在变形协调的约束，因为块体之间是彼此互不约束的，因而仅需满足物理方程和运动方程。
UDEC模拟[技巧]
![UDEC模拟[技巧]](https://img.taocdn.com/s3/m/aca4360ca9114431b90d6c85ec3a87c240288aee.png)
1 模型的建立建立数学模型是数值模拟工作的首要任务, 模型建立正确与否, 是能否获得符合实际计算结果的前提, 模型的设计, 必须遵循下列原则:采动覆岩移动的影响因素很多, 模型的设计,必须突出影响采动覆岩移动的主要因素, 并尽可能多地考虑其它重要因素。
模型是由实体简化的, 但应不失一般性。
模型的设计, 必须能很好地反映材料的物理力学特性,如材料的均匀性, 弱面影响及非线性等。
地下工程实际上是半无限域问题, 但数值模拟只能是在有限的范围内进行。
因此, 模型的设计,必须考虑其边界效应, 选择适当的边界条件。
任何地下工程, 也都是一个时空问题, 采动围岩移动也是如此。
因此, 模型的设计,必须能体现工作面的推进与接续, 能体现出覆岩冒落、底板膨胀鼓起及变形移动的时间过程。
模型的设计, 应尽可能便于数值模拟计算, 在模型范围及受力分析方面, 既要满足弹塑性理论对应力分析的基本要求, 又要顾及现有计算机的容量。
2 模型的基本参数各岩层物理力学参数按表2.1选取，表中抗拉强度、泊松比参考附近矿区岩层实际参数，由于该矿并没有各岩层粘聚力和摩擦角等参数，粘聚力、摩擦角和弹性模量按该岩性岩体平均参数选取，体积模量和剪切模量由泊松比和弹性模量按公式计算得出。
νE K=3（1-2） νEG=2（1+）式中：K 为岩体体积模量；G 为岩体剪切模量；E 为岩体的弹性模量；ν为岩体的泊松比。
表2.1 模型中采用的岩体物理力学参数岩层名称岩层厚度/m体积模量/GPa 剪切模量 /GPa 抗拉强度 /MPa 粘聚力 /MPa 内摩擦 角/° 砂质泥岩或粉砂岩15.63 3.125 2.542 0.8 2.5 35 11煤10.94 2.381 1.163 0.65 1.3 32.9 砂质泥岩或粉砂岩2 43.67 3.571 2.459 0.74 2.5 35 砂质泥岩或粉砂岩37.92 6.667 2.222 0.76 2.5 35 9煤6.4 2.381 1.163 0.65 1.3 32.9 砂质泥岩或粉砂岩421.83 2.857 2.609 1 2.5 35 8煤3.52 2.381 1.163 0.65 1.3 32.9 砂质泥岩或粉砂岩527.77 10 2.143 0.72 2.5 35 6煤6.35 2.381 1.163 0.65 2.3 32.9 砂质泥岩或粉砂岩611.42 10 2.1430.88 2.5 35 砾岩502.1351.6680.82.234依据工作面的地质条件, 建立图1所示的数值计算模型。
朱换春 3DEC UDEC 数值模拟
序 言针对岩土体问题开发的Itasca数值计算软件FLAC/FLAC3D、UDEC/3DEC、PFC2D/PFC3D无疑赢得了国际范围内最广泛的首肯，已经成为全世界范围内岩土体领域覆盖面最广、用户最多的软件产品，在科学研究和生产实践环节越来越发挥重要的作用。
Itasca软件的开发最早要追溯到1971年Peter Cundall院士提出离散元的概念，80年代初，Itasca推出的第一款商业化数值计算软件为UDEC，此后才陆续发展了其他数值计算软件。
作为一家以解决超常规工程问题为主的高端技术咨询机构，遍布世界五大洲共12个国家的Itasca咨询专家和工程师也是Itasca软件最忠实的用户，在几十年日复一日地应用这些软件解决复杂现实工程问题的同时，也在应用环节积累了独到的心得和体会，成为Itasca标志性技术特长之一。
相对于FLAC/FLAC3D而言，中国岩土工程界或许对非连续方法程序UDEC/3DEC、以及PFC2D/PFC3D的认识还不是很深入，学术界对非连续方法的成熟性可能还存在一些疑虑。
事实上，自80年代起，Itasca专家已越来越广泛地采用非连续方法程序解决复杂的实际工程问题。
鉴于这种情况，我们汇总了UDEC/3DEC的一些应用实例，分别从模型几何构建、计算策略、特定专题、成果解译等几个环节比较系统地介绍了在Itasca内部完成的一些成果。
其中的大多数实例来自中国，也出自Itasca中国公司技术人员之手，更贴近中国现实地介绍一些具有世界水平的应用成果。
实现数值计算工程应用是已经存在的客观现实，实现数值计算工程应用需要丰富的积累，理解并合理选择程序就是基础性环节之一。
我们希望这些实例介绍能帮助数值计算人员更全面地认识UDEC/3DEC程序，更希望通过更合理地选择和运用程序促进数值计算工程应用整体水平的提高。
编者：朱焕春、孟国涛几何篇之案例一：地下工程规则几何形态的模拟问题的提出:水电站、交通、地下实验场等领域的生产和科研工作中地下建筑物的特点是形态规则但结构复杂，对这些规则且形态复杂地下结构洞室群的模拟是数值计算的基础。
Udec计算算例
1.3 UDEC 算例1.3.1工程概况某隧道位于一包含高角度连续节理岩体内，节理倾角为50度，平均间距为7m ，隧道为一半径为9m 的圆形隧道。
贯穿于开挖面内的一垂直断层，在隧道拱顶形成了一个三角楔形体。
本算例使用UDEC 的结构单元逻辑来模拟喷射混凝土和锚杆联合支护的圆形隧道开挖问题。
1.3.2构建模型隧道埋深451m ，为半径9m 圆形隧道，本次计算模型左右边界取41m ，隧道至上下边界也取41m 。
总的来说，模型长100m ，宽100m 。
计算模型如图1-1所示。
图1-1 UDEC 计算模型1.3.3计算参数在包含高倾角节理和垂直断层的岩体内进行圆形开挖的UDEC 模型岩体、节理和断层参数如下所示：表1-1 完整岩石物理力学参数密度Dens （kg/m 3）体积模量K （Gpa ）剪切模量G （Gpa ）25001.50.6表1-2 节理、断层物理力学参数法向刚度KN （Gpa/m）切向刚度KS（Gpa/m）抗拉强度jten(Pa)粘聚力c（Pa）摩擦角φ（º）2210010010表1-3 喷射混凝土物理力学参数密度dens（Kg/m3）弹性模量E/Gpa泊松比ν拉伸屈服强度（Mpa）残余屈服强度（Mpa）抗压屈服强度（Mpa）2500210.15214表1-4 岩体和喷射混凝土接触面物理力学参数法向刚度KN （Gpa/m）切向刚度KS（Gpa/m）抗拉强度jten(Mpa)粘聚力c（Mpa）摩擦角φ（º）111145表1-5 锚杆物理力学参数锚杆模量（Gpa）极限抗拉强度(MN)浆液粘结刚度(GN/m/m)浆液黏聚强度(MN/m)1001011作为演示的目的，隧道开挖和支护是瞬时发生的。
本算例共两种支护分析被计算：第一，只施加喷射混凝土衬砌；第二，喷射混凝土和锚杆联合提供支护。
为了在第二种支护情况分析中可以更清晰的看到锚杆提供的支护，算例采用喷射混凝土的抗压强度被设置成一个很低的值，且厚度仅取为10cm。
数值模拟在采矿工程中的应用
浅谈数值模拟在采矿工程中的应用摘要：现在的采矿工程已不仅是开采问题, 而且还要注意围岩稳定性和岩层控制。
由于开采中的围岩具有很多的不确定因素, 采用一些传统的分析方法解决些问题的弊端越来越大, 于是一些专门用于解决采矿工程问题的数值分析软件应运而生, 且发展迅速, 其兼容性和开放性越越好; 根据采矿工程的自身特点, 数值模拟在解决该问题的作用越来越大。
关键词：采矿工程；数值模拟；发展现状近年来，计算机技术迅猛发展，使得数值计算方法在采矿工程问题分析中得到了广泛运用，极大地促进了采矿工程学科的发展。
其中，常用的数值计算方法有：有限差分法、有限元法、边界元法、加权余量法、半解析元法、刚体元法、非连续变形分析法、离散元法、无界元法和流行元方法等。
数值模拟不仅能模拟岩体的复杂力学和结构特性，也可以很方便地分析各种边值问题和施工工艺过程对硐室或巷道围岩稳定性的影响，并对工程岩体稳定性进行预测。
如果能从宏观上准确地把握岩体的力学特性，通过地应力测试把握地应力场，数值力学分析结果完全可以用于指导工程实践。
近年来，数值模拟技术得到了大力发展，已成为解决采矿工程和其他岩土工程问题的重要研究手段之一。
1、采矿工程中存在的主要问题采矿工程中岩土工程问题尤为突出，采场顶板垮落、覆岩移动及控制采动引起的高应力软岩巷道围岩控制，深部开采的地温和地压都需要进一步的研究。
采矿工程问题中，必须研究材料和结构破坏后的力学行为，其存在的主要问题可分为两大类：一是采场围岩控制问题，即岩体结构是如何破断的、破断后的岩块是否趋于稳定状态以及结构失稳后的形态变化。
如采场坚硬基本顶随着工作面的推进，不断地由连续体破断成块体，块体重新排列后的自然结构再受覆岩自重的作用，不断变化、运动和失稳直到引起地表沉陷。
采动应力场是指矿体采出后围岩内重新分布的应力场，它是岩体变形破裂运动之源。
但由于原岩应力状态及开采后应力场难以测定，其有关的理论描述和现场测定均不成熟。
如何运用UDEC创建裂隙岩体水力学模型-水力学论文-水利工程论文-水利论文
如何运用UDEC创建裂隙岩体水力学模型-水力学论文-水利工程论文-水利论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——1、引言库岸边坡常因库水位变动而失稳，尤其是岩石里面的节理裂隙，由于水在裂隙中流动，影响岩石的各种特性，控制着岩体的变性破坏特征。
本文简单论述一下如何运用UDEC建立斜坡离散裂隙网络数值模拟计算模型，可以更加正确的反映岩石内部的结构和构造。
从而可以帮助我们揭示一些裂隙岩体边坡在各种水的作用下的下变形机制，为一些岩质边坡的防治提供科学的理论依据。
2、离散单元法的基本原理离散单元法是1970年由Cundall首次提出的，于1986年由王永嘉引入我国，是专门针对不连续介质问题提出的数值模拟解决方法，它对于边坡稳定性的研究是将所研究的边坡岩土体划分为一个个小块，通过每一个小块间的相互作用，以及力与位移的相互作用建立方程。
通过一次次的迭代，配合所建立的平衡方程，使每一个小块都达到平衡状态。
由于离散单元法是通过计算块体之间的作用得到的结果，所以这种方法可以分析实际岩块间大位移的情况，而且可以详细的解析出岩体内部应力与应变的分布情况。
它还有一个重要特点，既其求解平衡方程是利用时间差分法。
因此该方法在实际工程中可以弥补有限元法的缺点，进而求解非均质和不连续体的大位移和大变形的问题。
2.1离散元程序UDECUDEC（Universal Distinct Element Code）是一款由ITASCA公司基于离散单元法原理开发并推广应用的二维的大型商用数值模拟软件。
UDEC对模拟节理化岩体材料介质在准静态及准动态荷载条件下的反应过程特别合适，它不但能够实现接触的模拟，而且可以自动侦测并识别新的接触产生，并模拟其力学行为。
UDEC数值分析程序是为一系列工程问题开发的专业求解工具，例如：它可以应用于地下结构、地震、矿山、核废料处理、能源等问题的研究。
2.2裂隙岩体离散裂隙网络介质模型研究岩石中有很多断层、节理、裂隙，统称为结构面，在岩石水力学中都称之为裂隙。
UDEC用户指导
UDEC 3.0 版本3．利用UDEC解决的问题本章就UDEC在处理岩石力学工程问题中的使用给予说明。
在3.1部分（节）中，就实施地质力学分析可行步骤作了简述。
接着从3.2节到3.10节就有关在任何模型创建和解决方法中具体（特定）方面的检测中作了介绍。
内容包括：●模型的产生（3.2节）；●刚性块或可变形块分析的选择（3.3节）；●边界与初始条件（3.4节和3.8节）；●负载连续模型（3.6节）；●块体和节理构成的模型选择和材料特性（3.7节和3.8节）；●改善模型效率的方法（3.9节）；●结果说明（3.10节）。
最后，地质力学领域建模思想将在3.11节中受到检验；在这领域中的初学建模者可能希望首先参考这节。
在地质力学中建模方法与其他的工程领域中有显著差异，例如结构工程学。
在进行任何地质力学分析时应注意这一点很重要。
3.1概述（总的手段）地质工程建模过程涉及到特定的考虑和不同于上述提到的构造物体的设计理念。
对于在岩土内或上面的建筑和巷道的分析和设计必须用小到微小具体位置的数据，并注意变形和强度特性可能的相当变化。
在一个岩石或土地位置取得完全的现场数据是不可能的。
例如，有关应力、岩性和不连续性的信息最多仅能部分了解。
由于有关对于设计必须的输入数据是有限的，那么地质力学数学模型应主要用来理解影响整个系统行为的主导机理过程。
一但系统行为被理解，那么就可以具体（特定）为设计过程开发出简单的预测方案。
该方法适应于地质力技术工程，在这里总是缺乏好的数据，但在其他方面的应用中如果有充足数据，在设计上直接运用UDEC也许是可以的。
当程序提供适当的数据，利用UDEC图3.1建模位置范围UDEC可以用在一种完全可预测的方式中（如图3.1右侧部分）或作为一个“数值实验室”来验证观点（如左侧部分）。
决定使用类型是场地情况（和预算）而不是程序。
如果有充足的高质量数据可找到，UDEC可给出良好的预测。
既然多数UDEC应用适合于仅有较小数据可找到的情况，本节讨论这种推荐方法用来处理数学模型，好象是一个实验室实验。
FLAC3D与3DEC特性简介
FLAC3D与3DEC特性简介FLAC3D与3DEC特性简介FLAC3D主要适于模拟计算地质材料和岩土上程的力学行为。
特别是材��达到屈服极限后产生的塑性流动、材料通过单元和区域表示，根据计算对象的形状构成相应的网格。
每个单元在外载和边界约束条件下，按照约定的线性或非线性应力―应变关系产生力学响应。
由于FLAC3D程序主要是为岩上工程应用而开发的岩石力学计算程序，程序中包括了反映地质材料力学效应的特殊计算功能，可计算地质类材料的高度非线性(包括应变硬化/软化)、不可逆剪切破坏和压密、粘弹(蠕变)、孔隙介质的应力－渗流耦合、热－力耦合以及动力学行为等。
FLAC3D程序设有多种本构模型： (1)各向同性弹性材料模型； (2)横观各向同性弹性材��模型； (3)莫尔―库仑弹塑材料模型； (4)应变软化/硬化塑性材科模型； (5)双屈服塑性材料模型； (6)遍布节理材料模型；(7)空单元模型，可用来模拟地下硐室的开挖和煤层开采；另外，程序设有界面单元，可以模拟断层、节理和摩擦边界的滑动、张开和闭合行为。
支护结构如砌衬、锚杆、可缩性支架或板壳等与围岩的相互作用也可以在FLAC3D中进行模拟。
同时、用户可根据需要在FLAC3D中创建自己的本构模型，进行各种特殊修正和补充。
FLAC3D程序建立在拉格朗日算法基础上，特别适合模拟大变形和扭曲。
FLAC3D采用显式算法来获得模型全部运动方程（包括内变量）的时间步长解，从而可以追踪材料的渐进破坏和垮落，这对研究采矿设计是非常重要的。
此外，程序允许输入多种材��类型，亦可在计算过程中改变某个局部的材料参数，增强了程序使用的灵活性。
极大地方便了在计算上的处理。
FLAC3D程序具有强大的后处理功能，用户可以直接在屏幕上绘制或以文件形式创建和输出打印多种形式的图形。
用户还可根据需要，将若干个变量合并在同一幅图形中进行研究分析。
3DEC 是基于离散模型的显式单元法的三维的计算机数值程序。
爆破荷载作用下边坡渐进破坏模式的UDEC模拟研究
爆破荷载作用下边坡渐进破坏模式的UD EC 模拟研究魏 东,苗现国,阴 飞(河北中核岩土工程有限责任公司,石家庄 050021)摘 要:运用二维离散元程序UDEC ,以黄麦岭磷矿采场边坡为例,模拟了爆破荷载作用下层状岩质边坡渐进破坏的全过程。
结果表明,爆破荷载作用下岩质边坡的破坏,是一个由潜在滑动面上的局部破坏逐步扩展到整体破坏的过程,同时也是一个滑动面上拉剪应力传递与转移的过程,其变形破坏过程可分为累进破坏和整体滑动两个阶段。
关键词:岩质边坡,爆破荷载,渐进破坏,UDEC 模拟中图分类号:TU457 文献标识码:B 文章编号:100423152(2009)05200592031 前言一般情况下,边坡在自身重力或外力作用下的破坏是一个渐进过程,国内外学者已经进行了很多边坡渐进破坏的概念和过程的研究。
目前对边坡的渐进破坏研究主要集中于静态方面。
比如澳大利亚的R.N.Chowdhury 于1982年做了均质土坡渐进破坏可靠性计算的简单模型。
他假定破坏从坡脚开始,然后向上在空间连续发展。
但该模型不能反映边坡土质差异和地质构造条件,实际边坡的渐进破坏与该理论模型相差甚远。
王庚荪[1]认为岩土边坡的失稳破坏并不是瞬间便发生整体破坏,而是一个由局部破坏逐渐扩展以至贯通形成滑面的渐进过程。
他认为由于坡体中裂隙和节理等几何因素的存在,加上岩体本身的不连续性,在外界荷载作用下,坡体中的应力不可能均匀分布,而呈现出局域性的应力集中。
当该局域内的应力超过材料的强度值时,就会导致局域性破坏,而一旦发生局域性破坏,必然在其邻近区域内发生应力的释放、转移和重新调整,故该邻近区域内材料的应力可能会由原先没有超过极限强度值而转变为超过极限强度值而发生破坏,并进行应力的释放和转移,从而把多余的荷载转加到其它邻域。
这样在滑体内应力的不断调整过程中,破坏面也不断延伸。
谭文辉[2]采用有限差分程序FL AC ,模拟了完整岩质边坡的渐进破坏过程。
UDEC 数值模拟(入门学习)
UDEC 入门;new 是刷新udec窗口，从新调用一个程序;title 与heading代表标题，后面紧跟标题的名称。
如：titlehang dao mo ni;round 指块体与块体之间的圆角半径，默认值是0.5，其值要求小于模型中最小块体的最短那条边长的二分之一。
如：round 0.05set ovtol=0.5;此命令是指层与层之间的嵌入厚度block x1,y1 x2,y2 x3,y3 x4,y4;建立模型框架，crack x1,y1 x2,y2;两点划一线jregion id n x1,y1 x2,y2 x3,y3 x4,y4 deletejset 90,0 4,0 4,0 6,0 0,-50 range jreg 3;jset 倾角,0 线段长,0 线段与线段轴向间隔长,0 垂向间距,0 xm,ym range jregion n;其中xm,ym为起始点坐标,n为设置的区域标号gen quad 10 range xl xu yl yu;在指定的区域生成一定宽度的单元（xu为x方向的取值）zone model mo range xl xu yl yu;使指定的区域材料采用摩尔--库仑本构关系计算（即弹塑性）change jcons=2 range xl xu yl yu;使指定的区域节理遵循摩尔--库仑准则计算（即弹塑性）change mat=1 range xl xu yl yuchange mat=2 range xl xu yl yuchange mat=3 range xl xu yl yu;指定各岩层的材料标号change jmat=1 range xl xu yl yuchange jmat=2 range xl xu yl yuchange jmat=3 range xl xu yl yu;指定各岩层的节理标号prop mat=1 dens=2000prop mat=2 dens=2650prop mat=3 dens=2700;指定各材料的密度，比如1号材料dens=2000，即1立方米重2吨zone k=0.15e9,g=0.1e9,fric=10.00,coh=0.19e6,ten=0.09e6 range mat=1zone k=2.8e9,g=2.2e9,fric=30.00,coh=1.5e6,ten=0.4e6 range mat=2zone k=6.9e9,g=6.6e9,fric=38.62,coh=5.63e6,ten=3.20e6 range mat=3;k为材料的法向刚度，g为材料的切向刚度，friction为材料的内摩擦角，;cohesion为材料的内聚力，tension为材料的抗拉强度prop jmat=1 jkn=0.2e8,jks=0.1e7,jcoh=0,jfric=4,jten=0prop jmat=2 jkn=8e8,jks=5e7,jcoh=0.1e6,jfric=8,jten=0prop jmat=3 jkn=20e8,jks=16e7,jcoh=0.4e6,jfric=15,jten=0;jkn为节理的法向刚度，jks为节理的切向刚度，jfriction为节理的内摩擦角，;jcohesion为节理的内聚力，jtension为节理的抗拉强度set gravity 0,-9.81;设置重力加速度，x方向为0，y方向为-9.8bound xvel=0 range -0.1 3.00 -60.1 20.1bound xvel=0 range 97 100.1 -60.1 20.1bound yvel=0 range 0.1 100.1 -60.1 -58;采用位移法固定边界solve\step 5000\cycle 5000;执行计算save pingheng.sav;保存文件，文件的后缀为.sav，文件名可以自己命名。
断层附近三软煤层开采矿压显现规律的数值模拟分析
断层附近三软煤层开采矿压显现规律的数值模拟分析摘要：以某煤矿试验工作面实际地质条件为根据，通过构建UDEC数值计算模型，模拟分析“三软”煤层工作面直接顶垮落特征和基本顶破断特征，并计算出工作面初次、周期来压步距；模拟分析断层附近“三软”煤层工作面断层附近超前支承压力随工作面推进的变化规律；布置测线监测正断层附近应力状态；模拟分析断层附近“三软”煤层工作面断层附近上覆岩层“三带”发育特征。
关键词：断层附近；三软煤层；矿压显现；数值模拟中图分类号：TD823文献标识码：A0 引言断层是矿山开采中经常遇到的地质构造之一，由于采掘活动引起围岩应力重新分布，从而围岩发生相应的损伤、破裂、变形等，在具有断层岩体中的采掘活动引起的围岩应力重新分布常会造成断层“活化”出现相应的灾害，如断层突水、断层滑移失稳诱发煤岩冲击矿压、断层带附近煤岩体破碎、裂隙发育、煤壁片帮等现象。
国内外专家学者对采掘活动引起断层“活化”现象引起的灾害进行了大量的研究，我国许多矿区都属于断层构造复杂开采条件，特别是贵州省六盘水矿区许多煤层都属于断层构造复杂开采条件，例如米箩井田内影响煤系地层的断层共有27条，落差大于30m的有7条，小于30m的有20条，其中落差50～100m的断层有F2和F10，对煤层的安全高效开采影响较大。
长期以来煤层开采受工作面断层地质构造复杂的限制，一直是低产水平、效益差、成本高、风险大。
主要集中在以下几个方面：1) 采掘活动引起断层突水；2) 采动影响引起断层滑移诱发煤岩突出，；3) 断层上下盘开挖引起的岩层切落滑移。
尤其在“三软”煤层开采工作面，由于煤层顶板软弱，致使工作面来压具有明显的动载现象，易出现顶板基岩破断沿全厚切落，剪切裂隙成为导水通道，造成工作面台阶明显下沉；来压期间工作面易出现冒顶、煤壁片帮、两端头围岩维护困难等现象；而且软弱底板容易造成液压支架底座陷底严重，移架时阻力大，有的甚至移不动支架。
造成这些现象，重要的原因是对“三软”煤层开采断层附近上覆岩层活动机理、采场应力场特征及工作面矿压显现规律没有进行系统的研究分析。