FLAC3D流固耦合例子
FLAC及FLAC3D基础与工程实例51-2
FLAC及FLAC3D基础与工程实例51-2FLAC及FLAC3D基础与工程实例51第1章FLAC、FLAC3D的功能与特性自R.W；数值模拟技术的优势在于有效延伸和扩展了分析人员的；本章重点：；?FLAC/FLAC3D 的主要特点；?FLAC/FLAC3D的不足之处；1.1FLAC/FLAC3D简介；FLAC （FastLagrangianAnaly；FLAC有二维和三维计算软件两个版本，即FLAC；1.2FLAC/FLAC3D的主要特点；F第1章FLAC、FLAC3D的功能与特性自R.W. Clough 1965年首次将有限元引入土石坝的稳定性分析以来，数值模拟技术在岩土工程领域获得了巨大的进步，并成功解决了许多重大工程问题。
特别是个人电脑的出现及其计算性能的不断提高，使得分析人员在室内进行岩土工程数值模拟成为可能，也使得数值模拟技术逐渐成为岩土工程研究和设计的主流方法之一。
数值模拟技术的优势在于有效延伸和扩展了分析人员的认知范围，为分析人员洞悉岩、土体内部的破坏机理提供了强有力的可视化手段。
因此，优秀的岩土工程数值模拟软件须在专业性、可视化及信息输出等方面做到相对完备，方能使分析人员专注于工程实际问题的研究、分析和解决。
FLAC 系列软件的出现，为岩土工程研究工作者提供了一款功能强大的数值模拟工具。
本章重点：FLAC/FLAC3D的主要特点FLAC/FLAC3D的不足之处1.1 FLAC/FLAC3D简介FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua）是由Itasca公司研发推出的连续介质力学分析软件，是该公司旗下最知名的软件系统之一。
FLAC目前已在全球七十多个国家得到广泛应用，在国际土木工程（尤其是岩土工程）学术界和工业界享有盛誉。
FLAC有二维和三维计算软件两个版本，即FLAC2D（1984）和FLAC3D（1994）。
这里进行一下说明，本书在阐述软件系列时，以FLAC统一称谓FLAC2D和FLAC3D；分述FLAC2D和FLAC3D时，FLAC仅指代FLAC2D。
(完整word版)FLAC3D流力耦合作用
FLAC3D流力耦合作用1. 1耦合作用简介 (1)1. 2数学模型描述 (2)1.2.1 规定和定义 (2)1.2.2 流体重量平衡方程 (3)1.2.3 流动法则 (4)1.2.4 力学结构法则 (4)1.2.5 边界及初始条件 (5)1. 3数值公式 (5)1.3.1空间导数的有限差分近似 (5)1.3.2质量平衡方程的节点公式 (6)1.3.3显式有限差分公式 (8)1.3.3.1稳定标准 (9)1.3.4隐式有限差分公式 (9)1.3.4.1收敛准则 (11)1.3.5力学时间步和力学稳定性 (12)1.3.6总应力修正 (12)1. 4流动耦合问题的属性和单位 (12)1.4.1 渗透系数 (13)1.4.2 Biot系数 和Biot模数M (13)1.4.3流体体积模量 (14)1.4.4孔隙率 (14)1.4.5密度 (14)1.4.6流体张力限 (15)1. 5单一流动问题和耦合流动问题 (15)1.5.1恒定孔压（用于有效应力计算） (15)1.5.2 建立了孔压分配的单一流动计算 (16)1.5.3 非流动，力学变形产生的孔隙压力 (16)1.5.4耦合流动和力学计算 (17)1. 6对于渗流分析的输入指导 (18)1.6.1 FLAC3D命令 (18)1.6.2 FISH变量 (21)1.7 验证举例 (22)1.7.1在限制层内的不稳定地下水流动 (22)1.7.2单方向固结 (25)1.7.3 穿透浅含水层限制边界的井水流动 (29)1.1耦合作用简介FLAC3D允许在饱和多孔材料中进行流体流动的瞬时模拟。
流动计算可以脱离FLAC 3D 中的力学计算独立进行，也可以与其他力学模型进行耦合计算，以控制流——固耦合作用的影响，其计算具有如下特征。
1. 提供了在各向同性条件下的流体运动法则，也提供了在流动区域中的无渗流材料的流动零模型。
2. 不同的区域可以有不同的流动模型和法则。
FLAC3D快速入门及简单实例
FLAC3D快速⼊门及简单实例FLAC3D快速⼊门及简单实例李佳宇编LJY指南针教程前⾔FLAC及FLAC3D是由国际著名学者、英国皇家⼯程院院⼠、离散元的发明⼈Peter Cundall博⼠在70年代中期开始研究的，主要⾯对岩⼟⼯程的通⽤软件系统，⽬前已经在全球70多个国家得到⼴泛应⽤，在岩⼟⼯程学术界和⼯业界赢得了⼴泛的赞誉。
前国际岩⽯⼒学会主席 C.Fairhurst(1994)对FLAC程序的评价是：“现在它是国际上⼴泛应⽤的可靠程序。
”我从研⼆(2010年)开始接触FLAC3D，最初的原因是导师要求每⼀个⼈⾄少学会⼀个数值计算软件，⽽他嘴⾥每天念叨最多的就是FLAC，⾃⼰当时对数值计算⼀⽆所知，便答应⽼师要学会FLAC3D。
第⼀次打开软件界⾯，我⼼⾥就凉了⼤半截，⾯对着⼀个操作界⾯跟记事本⽆异的所谓“功能强⼤”的岩⼟⼯程专业软件，半点兴趣也提不起来。
年底，从项⽬⼯地回到学校准备论⽂开题，⽼师对我的开题报告⾮常不满意，当着全教研室师⽣的⾯，劈头盖脸⼤批⼀顿，第⼆天⼜找谈话。
在巨⼤的压⼒和强烈的⾃尊⼼驱使下，我硬着头⽪开始啃FLAC3D，⼀个半⽉之后，终于有了初步的计算结果，对⽼师有个交代，我也能回家过年了。
前⾯这⼀段过程可能是⼤多数FLAC3D初学者的必经阶段，或者是即将开始软件学习的⼈惧怕的事情。
毫⽆疑问，FLAC3D极其不友好的界⾯是阻碍初学者前进的很⼤障碍，当然还包括它是⼀个全英⽂的软件。
但是当你费尽周折的⾛进FLAC3D的世界，你就会发现它独特的魅⼒，⽐如简洁的界⾯，快捷的命令流操作，⾼效的计算⽅法，不易报错等等。
另外⼀个拿不上台⾯的优点就是它⾮常⼩巧，包括Manual在内⼀共才⼏⼗兆⼤⼩，⽽且已经被破解成绿⾊版，只要把它和命令流装进U盘，你就可以随便找⼀个⾝边功能最强⼤的电脑开始计算了，如果你有过ANSYS、ABAQUS等⼤型软件痛苦的安装经历，你便能毕业之后，本以为不⽤再接触数值计算，但⼯作需要使得我⼜⼀次开始与理解“绿⾊版”的含义，当然还请⼤家尊重知识产权，⽀持正版。
FLAC3D隧道耦合实例
z=Om)。
分了7层土，给定初始条件的代码如下:config fluid A/ N( J8 c' l5 m; ~& z' P(建模过程省) . M7 P8 p6 S3 q8 c4model fl_isotropicprop perm 1e-12 poro 0.48 range z 9.112.3~7~$6p-h%|prop perm 1e-12 poro 0.55 range z -0.9 9.1 prop perm 1e-12 poro 0.5 range z -7.4 -0.9 prop perm 1e-12 poro 0.5 range z -11.4 -7.&u7S4~*|6n;S;c"cv"|Uprop perm 1e-12 poro 0.45 range z -18.4 -11.4prop perm 1e-12 poro 0.45 range z -30.4 -18.4ini fdens 1 e3:Y/b,u2 Y1 Y% i' cini fmod 8.5e7/R9 b7 a1 d* w " H) Y) aini sat 0 range z 12.6 15.1 ini sat 1 range z -30.4 12.62Q"e,q:|!n'Lini pp 0 grad 0 0 -1e4 range z -30.4 12.6'?'Q7k?6M7Q/h' hfix pp range x -.1 .1fix pp range x 39.9 40.1fix pp range y -.1 .1!b&R$ d* J @! C) X- Efix pp range y 119.9 1 20 . 14R+w6m8 B8 O- S, m+ {" B7 C8 m7 afix pp range z 12.5 12.7$M-V/~&N# s: vfix pp range z -30.5 -30.3;material mecha nic parameter'smodel mohr#g0V% u6 W, b. % f& }def derive+J:@6 d- I) F9 us_mod1=E_mod1/(2.0*(1.0+p_ratio1))b_mod1=E_mod1/(3.0*(1.0-2.0*p_ratio1))s_mod2=E_mod2/(2.0*(1.0+p_ratio2))b_mod2=E_mod2/(3.0*(1.0-2.0*p_ratio2))s_mod3二E_mod3/(2.0*(1.0+p_ratio3))•b_mod3二E_mod3/(3.0*(1.0-2.0*p_ratio3))s_mod4=E_mod4/(2.0*(1.0+p_ratio4))/}0 ]3 y/ H c: d; b3 h( qb_mod4=E_mod4/(3.0*(1.0-2.0*p_ratio4))s_mod5=E_mod5/(2.0*(1.0+p_ratio5))b_mod5=E_mod5/(3.0*(1.0-2.0*p_ratio5))s_mod6=E_mod6/(2.0*(1.0+p_ratio6))b_mod6=E_mod6/(3.0*(1.0-2.0*p_ratio6))s_mod7=E_mod7/(2.0*(1.0+p_ratio7))"{5 T/ R7 |, e) bb_mod7=E_mod7/(3.0*(1.0-2.0*p_ratio7))end (S/yset E_mod1=2.40e6 p_ratio1=0.25E_mod3=11.0e6 p_ratio3=0.25 &E_mod6=9.25e6 p_ratio6=0.22 &,X)zi* y E_mod7=12.40e6 p_ratio7=0.2deriveprop bulk b_mod5 shear s_mod5 cohe 18.0e3 fric 18.0 ten 55.398e3 range z 12.6 15.1prop bulk b_mod3 shear s_mod3 cohe 6.3e3 fric 21.0 ten 16.412e3 range z 9.1 12.6prop bulk b_mod1 shear s_mod1 cohe 13.2e3 fric 10.0 ten 74.861e3 range z 0 9.1)F%|6b7?,prop bulk b_mod1 shear s_mod1 cohe 13.2e3 fric 10.0 ten 74.861e3 E_mod2=5.0e6 p_ratio2=0.30 E_mod4=8.5e6 p_ratio4=0.25E_mod5=11.5e6 p_ratio5=0.27range z -0.9 0prop bulk b_mod2 shear s_mod2 cohe 15.3e3 fric 10.0 ten 86.771e3 range z -7.4 -0.9. Q* I5 S$ H2 x [prop bulk b_mod4 shear s_mod4 cohe 22.0e3 fric 20.0 ten 60.445e3 range z -11.4 -7.4&Q"o.d&W!n;q7 [7 Z4 x5 }prop bulk b_mod6 shear s_mod6 cohe 3.0e3 fric 25.0 ten 6.434e3 range z -18.4 -11.4prop bulk b_mod7 shear s_mod7 cohe 3.0e3 fric 25.0 ten 6.434e3 range z -30.4 -18.4;boundary conditions"Q# Z9 {% C7 Q $ ffix x range x -0.1 0.1fix x range x 39.9 40.1fix y range y -0.1 0.10N, A, u5 A( V& A/ ?. c( v" Jfix y range y 119.9 120.1fix x range z -30.5 -30.3…fix y range z -30.5 -30.3 # P8 F4 m8 X" \$ Nfix z range z -30.5 -30.3"m!L3g% }7 v$ Y$ V3 _interface 1 prop kn 3e9 ks 1e9 fric 20 coh 3e5interface 2 prop kn 3e9 ks 1e9 fric 20 coh 3e5;stress conditions;w(a3b-Z(P:x. {1 O' ]7 [, Kset grav 0 0 -10)W6j1h*}- ini dens 1.87e3 range z 12.6 15.1ini dens 1.87e3 range z 9.1 12.(K62F;l2e%v(}"X)r)|ini dens 1.76e3 range z 0 9.1$B9g3M1A ]! Eini dens 1.76e3 range z -0.9 0ini dens 1.84e3 range z -7.4 -0.! 9e&g9O;U-g7h;B8j4cini dens 2.0e3 range z -11.4 -7.24u%M"|;n2K0~8 ~7 Yini dens 1.89e3 range z -18.4 -11.4ini de ns 1.93e3 range z -30.4 -18.4ini szz -28.237e4 grad 0 0 1.87e4 range z 12.6 15.1 ini szz -28.237e4 grad 0 0 1.87e4 range z 9.1 12.6 ini szz -27.236e4 grad 0 0 1.76e4 range z 0 9.1ini szz -27.236e4 grad 0 0 1.76e4 range z -0.9" X+ M9 h/ }' m0(Zini szz -27.164e4 grad 0 0 1.84e4 range z -7.4 -0.9 ini szz -25.98e4 grad 0 0 2.0e4 range z -11.4 -7.4 ini szz -27.234e4 grad 0 0 1.89e4 range z -18.4 -114o5Z.!U-J-H$m4 ini szz -26.498e4 grad 0 0 1.93e4 range z -30.4 -18.4ini sxx -28.237e4 grad 0 0 1.87e4 range z 12.6 15.1 ini sxx -28.237e4 grad 0 0 1.87e4 range z 9.1 12.!p%c.D 6d3p!G7C0 z9 L ini sxx -27.236e4 grad 0 0 1.76e4 range z 0 9.1 ini sxx -27.236e4 grad 0 0 1.76e4 range z -0.9 , i' q8 l" c.0h$n.e;N ini sxx -27.164e4 grad 0 0 1.84e4 range z -7.4 -0.!Q;r:M:9Ji ini sxx -25.98e4 grad 0 0 2.0e4 range z -11.4 -7.4 ini sxx -27.234e4 grad 00 1.89e4 range z -18.4 -11.4 ini sxx -26.498e4 grad 0 0 1.93e4 range z -30.4 -18.4ini syy -14.905e4 grad 0 0 9.871e3 range z 12.6 157V..K"}2h7}/1s9W ini syy -13.597e4 grad 0 0 8.833e3 range z 9.1 12.6 ini syy -16.834e4 grad 0 0 1.239e4 range z 0 9.1 ini syy -16.834e4 grad 0 0 1.239e4 range z -0.9 0 ini syy -16.783e4 grad 0 0 1.296e4 range z -7.4 -0.4h.q!E9-~$]$D"K6q ini syy -19.117e4 grad 0 0 9.806e3 range z -11.4 -7.4;U-R)U5J;B!nv2D ini syy -21.550e4 grad 0 0 7.672e3 range z -18.4 -11.3_,z6_-H- 4@5d9f3] ini syy -21.252e4 grad 0 0 7.834e3 range z -30.4 -18.4(取控制点省) 4 Q/ a'h" K) |9 j2 S! tsolvesave iniconditions.sav初始平衡后的PP 如下图。
FLAC3D的实例应用分析
2.2 程潮铁矿主溜井特大塌方治理
24 m
N
措施井
1#
2#
主主
溜溜
井井
西风井
1#、2#主溜井的布置图
“托斗法”法方案主视图
“托斗法”方案局部剖视图
加固前后主溜井围岩位移矢量场
卸矿水平剖面
加固前
加固后
加固前后主溜井围岩位移矢量场
卸矿井筒剖面
加固前
加固后
2.3 鹤壁四矿村庄下厚煤层特殊开采
N
n2 n3 & ratio r1 r2 r3 group name
注释 ① p0 p1 p2 p3 p4 p5 p6
p7为各节点空间坐标 ② n1 n2 n3为沿x,y,z方向
单元数 ③ r1 r2 r3为沿x,y,z方向
单元大小的比值 ④ group 后为自定义组名
3.3、基本单元生成
例
gen zone brick p0 0 0 0 p1 20 0 0 p2 0 10 0 p3 0 0 10 & size 10 5 5 ratio 0.8 0.8 0.8 group name
1.1、有限差分法
f1f0h fx0h222 xf2
0
f3f0h fx0h22 2 xf2
0
f f1 f3
x 0
2h
2 xf2
0
f1
f3 2f0 h2
y
12 h
8
4
5
11 3
0
1
9
7
2
6
10
x h
f
y
0
f2 f4 2h
2 2yf 0
f2
f4 2f0 h2
1.2、FLAC3D的求解过程
FLAC3D陈育民解析
学习方法及经验介绍
2 / 77
GeoHohai
主要内容
软件介绍 动力分析
Dynamic Option
桩-土相互作用分析
Interface
隧道分析
Structure Element
流固耦合分析
Fluid-Mechanical Interaction
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GeoHohai
力学阻尼
瑞利(rayleigh)阻尼
假设阻尼与质量、刚度的线性关系 参数确定简单(等价平均应变=60%*emax)
• 中心频率(共振计算，地震平均频率) • 临界阻尼比
缺点：计算速度慢
局部(local)阻尼
FLAC3D的静力分析阻尼 参数简单 适合简单情况
静态(quiet,粘性)边界 Lysmer and Kuhlemeyer(1969) 模型边界法向和切向设置独立的阻尼器
性能
对于法向p波和s波能很好的吸收 对于倾斜入射的波和Rayleigh波也有所吸收，但存在反射 人工边界仍应当足够远
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GeoHohai
Quiet边界应用
内部振动(如隧道中的列车振动问题)
动力荷载直接施加在节点上 使用Quiet边界减小人工边界上的反射 不需要FF边界
外部荷载的底部边界
软土地基上的地震荷载不适合用加速度或速度边界条件 使用应力条件t = -2Csvs
地震底部输入的侧向边界
扭曲了入射波
quiet quiet
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GeoHohai
Lagrangian网格
源自流体力学中的拉格朗日法
FLAC3D基本原理及简单实例
V 1 2v ( 1 2 3) V E
• 如果地下岩体处于静水应力状态，则以 1 2 3 rH 带入上式可 得
V (1 2v) rH 3rH V E K
FLAC3D基础知识
FLAC 的计算循环图
3D
二．FLAC3D中材料的本构模型
1、FLAC3D内置材料本构模型
8 6 3 3
柱体网格
块体外围渐变放射网格 六面体隧道外围渐变放 射网格 柱形交叉隧道网格 棱椎体网格 退化块体网格 柱形壳体网格
cylinder
radbrick radtunnel cylint pyramid dbrick cshell
6
15 14 14 5 7 10
3
4 4 5 3 3 4
FLAC3D基础知识
f t 3 t
式中， 是摩擦角，C是粘聚力， t 是张拉强度，且有：
N
3
张拉强度不超过 值，最大值由下式给定：
1 sin 1 sin
t max
c tan
2.2 FLAC3D常用材料本构模型
Mohr-Coulomb模型
流动法则
Mohr-Coulomb破坏准则
FLAC 基本操作及简单应用
3D
一 FLAC3D基础知识
二 FLAC3D中材料的本构模型
三 FLAC3D的应用实例
FLAC3D基础知识
FLAC 分析的基本组成部分
3D
FLAC3D基础知识
FLAC 基本形状网格的基本特征
名称
六面块体网格 楔形网格
3D
关键词
brick wedge
控制点个数 单元划分的方向个数
SURFER.DAT
FLACFLAC3D基础与工程实例_记录
《FLACFLAC3D基础与工程实例》阅读札记目录一、FLACFLAC3D软件概述 (2)1. 软件背景与简介 (3)1.1 FLACFLAC3D的发展历程 (4)1.2 软件的应用领域及特点 (5)2. 软件安装与运行环境 (6)2.1 系统要求 (7)2.2 安装步骤 (8)2.3 运行环境配置 (10)二、FLACFLAC3D基础知识 (11)1. 基本概念与术语 (13)1.1 有限元分析原理 (14)1.2 离散元法简介 (14)1.3 FLACFLAC3D中的相关术语解释 (15)2. 软件操作界面及功能模块 (17)2.1 操作界面介绍 (18)2.2 主要功能模块说明 (20)2.3 菜单功能详解 (20)三、工程实例分析 (22)1. 地质工程实例 (23)1.1 工程背景及问题定义 (25)1.2 模型建立与参数设置 (26)1.3 结果分析与讨论 (27)2. 土木工程实例 (29)2.1 工程概况与建模目的 (30)2.2 建模过程及计算步骤 (31)2.3 结果展示与工程应用 (32)四、FLACFLAC3D应用技巧与注意事项 (33)1. 建模技巧与优化方法 (34)1.1 建模策略及优化思路 (35)1.2 网格划分与模型简化技巧 (36)1.3 参数设置与模型验证方法 (38)2. 数据分析与处理方法 (40)2.1 数据采集与整理方法 (41)2.2 结果分析与图表展示技巧 (42)一、FLACFLAC3D软件概述3D是一种广泛使用的岩土力学与有限元分析软件。
它是一套专门用来分析连续介质中的物理力学现象的强大工具，主要应用于土木、矿山、隧道等领域，能针对各种复杂的工程问题进行数值建模和模拟分析。
3D以其高效、灵活的数值分析能力，为工程师提供了强大的技术支持。
其主要特点包括：多功能：3D能够模拟多种物理过程，包括应力分析、稳定性分析、流体流动分析等，适用于多种工程场景。
FLAC3D渗流说明书(中文版)
FLAC3D流固耦合（手册翻译）1.1简介FLAC3D通过具有渗流性的实体（比如土）来模拟流体的流动。
流动模型的建立可以独立于力学计算而自动完成，或者说可以与力学模型同时建立，这样就可以考虑流体与土体之间的相互作用。
流固耦合的一种类型是“固结”，即:空隙水压力逐渐消散而导致土体的沉降。
这个过程包括两种力学反映：一，空隙水压的改变导致有效应力的变化，这将影响到土体的力学反映（如：有效应力的减小可能导致塑性区的产生）；二，力学实体中某一区域的流动会随着空隙水压的改变而改变。
该程序可以计算完全饱和情况下的流动，也可以模拟具有自由水面的流动。
模拟具有自由水面的流动时，自由水面以上的部分空隙水压等于0，气相将不参与计算。
对于不考虑毛细水压力颗粒较粗的材料可以采用这种模拟方法。
流体计算就有以下特点：1 根据各项同性和各项异性的渗流计算，相应采用两种流体运动定律。
流动中的null材料用来模拟流动范围内的非渗流材料。
2 不同区域可以拥有不同的流动模型（isotropic, anisotropic or null）和模型参数。
3 可以事先指定流体的压力、流量、非渗流区边界条件。
4 流体源可以以电源，也可以以体源的形式插入到材料中，这些源对应于流体的流入或流出，可以随着时间而变化。
5 对于完全饱和流动，可以采用显式和隐式两种算法，但对于非饱和流动则只能采用显示计算。
6 任何力学和温度计算模型都可以与流体模型一起使用，在耦合计算中，可以考虑饱和体的压缩性和热膨胀性。
7.流体与力学计算的耦合通过提供比奥系数来实现。
和不排水温度系数β8．与温度的耦合计算可以通过提供线性热膨胀系数αt（undrained thermal coefficient,可能翻译的不对）来实现。
9.热-流体计算以线性理论为基础，假定材料参数为常数，不考虑对流。
流体与实体的温度保持局部平衡。
非线性行为可以采用FISH语言改变孔隙压力、材料特性来实现。
FLAC3D基础介绍
GeoHohai
命令栏
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菜单驱动(Plot)
GeoHohai
19/74
Case-2 一个最简单的例子
gen zon bri size 3 3 3 ;建立网格
model elas
;材料参数
prop bulk 3e8 shear 1e8
ini dens 2000
;初始条件
fix z ran z -.1 .1
GeoHohai
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接触面单元的用途
岩体介质中的解理、断层、岩层面 地基与土体的接触 箱、槽及其内充填物的接触 空间中无变形的固定“障碍”
GeoHohaiΒιβλιοθήκη 39/74接触面的原理
如：井
孔隙压力，孔隙率，饱和度和流体属性的初始分 布可以用INITIAL命令或者PROPERTY命令定义。
GeoHohai
29/74
单渗流计算及渗流耦合计算
时间比例 完全耦合分析方法 孔压固定分析(有效应力分析) 单渗流得到孔压分布 无渗流计算——孔压的力学响应 流-固耦合计算
GeoHohai
PROP biot_c 0 (or INI fmod 0)
GeoHohai
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无渗流计算——孔压的力学响应
不排水短期响应 两种分析方法：干法和湿法
干法：Ku=K+a2M 两种破坏形式
WATER或INI获得常孔压，不排水的c,φ (孔压改变较小) φ=0,c=cu (M>>K+4/3G)
GeoHohai
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FLAC3D的前后处理
命令驱动(推荐)
程序控制 图形界面接口 计算模型输出 指定本构模型及参数 指定初始条件及边界条件，指定结构单元 指定接触面 指定自定义变量及函数(FISH) 求解过程的变量跟踪 进行求解 模型输出
flac3d数值模拟方及工程应用 流固耦合显式算法
set fish autocreto off
title 'Ussteady groundwater flow in a confined layer :explicit method'
config fluid
;设置fish常量
def constants
global c_cond = 1e-12 ;渗透系数
;fish 函数
def num_sol
tabn = tabn + 2
local t_hat = fltime *dol2
local pnt = gp_head
loop while pnt # null
local rad = sqrt(gp_xpos(pnt)^2 + gp_ypos(pnt)^2)*overl
@num_sol
@ana_sol
solve age 10e4
@num_sol
@ana_sol
solve age 20e4
@num_sol
@ana_sol
solve age 100e4
@num_sol
@ana_sol
save confe-imp
global c_biom = 1e10 ;比奥模量
global length = 100 ;土层宽度
global dp1 = 2e4 ;上游水面孔压增大值
global tabn = -1
global tabe = 0
global overl = 1./length
if raf<1.e-4 then
local x =gp_zpos(pnt)*overl
陈育民对FLAC3D常见问题地解答
目录1．FLAC3D的固流耦合计算模式 --------------------------------------------------------------------------- 1 2．FLAC3D固流耦合学习小结------------------------------------------------------------------------------- 5 3．关于流固耦合的问题---------------------------------------------------------------------------------------- 6 4．也谈采用FLAC3D对地下采矿的模拟 ----------------------------------------------------------------- 8 5．FLAC3D本构模型开发------------------------------------------------------------------------------------- 8 6．FLAC3D自定义本构模型--------------------------------------------------------------------------------- 11 7．数值计算中初始应力场的模拟 -------------------------------------------------------------------------- 13 8．FLAC3D应变分析 ------------------------------------------------------------------------------------------ 13 9．FLAC3D的调参 --------------------------------------------------------------------------------------------- 14 10．开采沉陷垂直剖面等值线的生成---------------------------------------------------------------------- 15 11．FLAC3D的应变硬化软化模型 ------------------------------------------------------------------------- 16 12．FLAC3D的塑性流动格式 ------------------------------------------------------------------------------- 17 13．FLAC3D的动画制作 ------------------------------------------------------------------------------------- 17 14．地下连续墙基坑开挖支护 ------------------------------------------------------------------------------- 18 15．一个汇的小例子-------------------------------------------------------------------------------------------- 21 16．用3DEC生成岩体随机节理网络---------------------------------------------------------------------- 23 17．固结小算例-------------------------------------------------------------------------------------------------- 24 FLAC3D的固流耦合计算模式英文原文------------------------------------------------------------------- 261．FLAC3D的固流耦合计算模式hlan527.blog../blog/static/323428402007102243049387/FLAC3D的计算模式中是否需要做孔压分析取决于是否采用config fluid命令。
FLAC3D实例分析教程2
FLAC3D实例分析教程2FLAC3D实例分析教程2实例说明：在一个地下隧道工程中，我们需要分析围岩的稳定性。
隧道的尺寸为10mx6mx20m，围岩由砂岩组成，其物理特性如下：- 密度：2.5g/cm³-弹性模量：40GPa-泊松比：0.25我们将在FLAC3D中建立一个三维模型，并进行围岩的稳定性分析。
步骤1：建立模型在FLAC3D中，首先需要创建一个新的项目文件。
点击“File”-“New”-“Project”来创建一个新的项目文件，并保存为适当的文件名。
然后，点击“Grid”-“Generate”来生成一个新的网格。
在对话框中，输入隧道的尺寸，并选择合适的网格密度。
点击“Apply”来生成网格。
步骤2：定义围岩属性在FLAC3D中，可以通过定义不同的材料属性来模拟不同的岩石类型。
点击“Model”-“Material”-“New”来定义一个新的材料，并设置其物理特性。
在对话框中，输入材料的密度、弹性模量和泊松比。
点击“OK”来保存材料属性。
步骤3：生成围岩在FLAC3D中，可以通过定义不同的围岩属性来模拟围岩中的不同部分。
点击“Grid”-“Approval”来选择需要定义材料的单元，并在对话框中选择刚刚定义的材料。
点击“Apply”来应用材料属性。
步骤4：施加边界条件在FLAC3D中，可以通过定义不同的边界条件来模拟不同的荷载情况。
在本实例中，我们将施加一个围压荷载，并固定隧道的底部。
点击“Model”-“Boundary Condition”来定义边界条件。
在对话框中，选择围压荷载并输入荷载大小。
点击“Apply”来应用边界条件。
步骤5：运行模拟在FLAC3D中，可以通过点击“Model”-“Run”来运行模拟。
在运行模拟之前，可以选择运行的时间步长、计算方法和收敛准则。
点击“OK”来开始运行模拟。
步骤6：结果分析在FLAC3D中，可以通过查看不同的结果图来分析模拟结果。
点击“Post”-“Plot”来选择需要查看的结果图，并选择合适的结果类型。
flac3d经验问题
陈老师好，请问flac能模拟地裂缝吗？还有就是断层的上下2盘该怎么融合呢？答地裂缝问题很难，因为FLAC本身是连续介质的理论。
回复收起回复2楼2013-06-21 00:25举报|个人企业举报垃圾信息举报本楼含有高级字体我也说一句若惜青吧主12问陈教授您好，FLAC作动力分析采用的吸收边界效果怎么样，不知您是否关注过？答效果很好啊，欢迎使用。
我就是做动力分析的回复收起回复3楼2013-06-21 00:26举报|个人企业举报垃圾信息举报本楼含有高级字体我也说一句若惜青吧主12问老师你好还是设置SHELL单元的问题主要由于表面不规则范围不知道怎么确定比如要在刷坡体表面设置shell 该怎么设定范围答不规则没有关系，你只要找到正确的range，程序会自动识别这个range范围内所有的“面”，就可以建立正确的shell了。
问最大最小主应力迹线用哪个命令显示呢？用箭线的方向和长度反应应力的大小和方向答plot stensor陈老师您好隧道开挖后的最大最小主应力云图有什么作用呢答有助于判断周围土体的应力状态，包括大主应力方向，了解应力集中的区域，以应对周围土体破坏等工程问题。
问现在的研究生论文貌似都多多少少有点数值模拟，很多是不用模拟都知道结果的，这...答“多多少少”、“很多”，概念太模糊。
既然你已经知道这样，所以你应该选择一些未知的、有重要意义的问题来做数值模拟，ok？问再问陈老师，在模拟深部构造应力时，除了您书上说的SB法外，我个人想了一个思路：即模型四周加构造应力边界条件，底面固定，顶面施加一个应力边界条件来反演埋深自重应力，这样计算可以吗？答是否可行，一试便知。
有新想法很好，但是要对该方法的正确性进行验证方可。
问陈老师，您好！在您的PPT中提及：接触面有三种工作模式-粘结界面、粘接滑移、库仑滑移。
请问，在命令流中，分别控制哪个参数；其工作原理又是怎样的，谢谢！答1、三种模式主要是根据接触面参数来确定的，建模的命令都一样，但是参数赋值不同。
TOUGH-FLAC3D热流固耦合模拟煤储层水力压裂过程
石 ib -b k fW jtA第39卷第3期OIL & GAS GEOLOGY2018年6月文章编号:0253 -9985(2018)03-0611-09d o i：10.11743/ogg20180319TOUGH-FLAC31热流固耦合模拟煤储层水力压裂过程袁学浩\姚艳斌\甘泉2,刘大锰\周智"[1.中国地质大学（北京％能源学院，北京100083; 2.阿伯丁大学地球科学学院石油地质系，英国阿伯丁AB24 3TU;3.中国石油华北油田分公司，河北任丘062552]摘要：以沁水盆地南部安泽区块煤层气储层为例，将T O U G H与FLAC3D搭接耦合来设计模拟，以实现对煤储层水力压裂热-流-固耦合的分析，进而获得在多场控制下的裂缝扩展与穿层规律。
研究结果表明：水力裂缝沿着先存裂缝方向扩展更容易发生于二者以较小逼近角相交时。
当逼近角较大时，水力裂缝会沿着最大主应力方向扩展。
在垂向平面上，由于煤岩与顶底板岩石力学性质差异显著且煤层微裂隙发育，压力在煤层当中传播速度快于在顶底板中，导致在煤层中靠近顶底板的交界面处，形成两个相对高压区域。
同时埋深较深的煤层由于原地应力较大，相比于浅层煤层，更易发生塑性变形。
深部煤层由于压裂液滤失系数较小且垂向应力较大造成的流压积累，是顶底板被压穿的主要原因。
煤样物理实验和压裂曲线分析的结果验证了此次模拟结论的准确性。
关键词：多场耦合;数值模拟；水力压裂;煤层气；安泽区块；沁水盆地中图分类号:TE357 文献识别码:AInvestigationof hydraulic fracturing process in coal reservoir by a coupledthermo-hydro-mechanical simulator TOUGH-FLAC31Yuan Xuehao1，Yao Yanbin1，Gan Quan2，Liu Dameng1，Zhou Zhi3[1. School of Energy Resources，China University of Geosciences (B eijin g)，Beijing 100083，China;2. Department of Petroleum Geology，School of Geosciences，University of Aberdeen，AB24 3 TU Aberdeen，UK;3. Huabei Oilfield Company，PetroChina，Renqin，Hebei062552，China ]Abstract:A coal-bed methane reservoir of the Anze Block’southern Qinshui Basin，is the chosen study area.The research developed a simulator l inking TOUGH with FLAC3D to analyze thermo-hydro-mechanical coupling during hydraulic fracturing in the coal reservoir，and then to reveal the rules of fracture propagation and bed-penetrating multiple fields.The results show that hydraulic fractures that propagate along the pre-existing natural fracture’s direction，tend to occur when the two fractures intersect with a small approaching angle;otherwise，hydraulic fractures will propagate along the direction of the maximum horizontal principal stress.Due to the distinctive difference of rock mechanical properties between coalbed and i ts roof and floor beds，and high density of micro-fractures in the coalbed，the pressure inthe coalbed propagates faster than that in the roof and floor rocks seen from vertical profiles，which results in ly higher pressure zones near the boundaries from coalbed to roof and coalbed to floor rocks respectively.In addition，compared with the shallowly buried coalbed，the deeply buried one is subjected to plastic deformation under an existingbigger in-situ pressure.The major reason for roof/floor fracture penetration is the occurrence of tion，caused by the relative small leak-off rate of fracturing fluid and relatively bigger vertical stress th low bed.The results of sampled coal experiments and fracturing curve analysis verify the accuracy o f Key words:multi-field coupling，numerical simulation，hydraulic fracturing，coalbed methane，Anze Block，Qinshui Basin收稿日期:2017-11 -03;修订日期:2018-01 -05。
FLAC3D基本原理及简单实例
2.1 FLAC3D内置材料本构模型
2.2 FLAC3D常用材料本构模型
空单元模型（Null Model）
空单元材料用于描述从模型中删除或开挖掉的部分。在模拟的后续 阶段，空单元材料可以被转变成不同的材料模型。用这种方式，能够模 拟回填开挖。在空单元区域内的所有应力被自动设置成零。
2.2 FLAC3D常用材料本构模型
Mohr-Coulomb模型
组合的破坏准则
Mohr-Coulomb准则是张拉剪切组合的破坏准则。这个准则可以用图(1-2)解
释。用Mohr-Coulomb破坏准则描绘从点A到点B破坏包络线 f
s
0，即
f s 1 3N 2c N
用式 f LAC3D基础知识 力学参数单位系统
国际单位 长度 密度 应力 压力 重力加速度 刚度 m kg / m3 N Pa m
103 kg / m3
m
106 kg / m3
cm
106 g / m3
KN KPa
MN MPa
Mdynes Bar
m / s2
Pa/m
m / s2
KPa/m
m / s2
MPa/m
8 6 3 3
柱体网格
块体外围渐变放射网格 六面体隧道外围渐变放 射网格 柱形交叉隧道网格 棱椎体网格 退化块体网格 柱形壳体网格
cylinder
radbrick radtunnel cylint pyramid dbrick cshell
6
15 14 14 5 7 10
3
4 4 5 3 3 4
FLAC3D基础知识
FLAC 基本操作及简单应用
3D
flac3d基坑降水流固耦合命令流
flac3d基坑降水流固耦合命令流1. 渗流示例;------------------------------参数部分bulk modulus, K 390 MPa 体积模量（土质比较硬）shear modulus, G 280 MPa 剪切模量soil dry density, ρd 1200 kg/m3 土的密度water density, ρw 1000 kg/m3 水的密度wall density, ρwal 1500 kg/m3 档土墙的密度permeability, k 10?12 m2/Pa-s 渗透系数porosity, n 0.3 孔隙率fluid bulk modulus, Kf 2.0 GPa;-------------------------------------;-----以下是命令流;------------------------------------------------------; Excavation in a saturated soil;------------------------------------------------------config fluid ;; --- geometrical model --- 建立模型gen zone brick p1 18 0 0 p2 0 18 0 p3 0 0 18 size 18 18 18 rat 1 1 1group soil ;设置土组group excavate range x 0 4 y 0 4 z 0 5 ;设置开挖范围组group wal1 range x 4 5 y 0 5 z 0 7 ;group wal2 range x 0 4 y 4 5 z 0 7 ;group wall range group wal1 any group wal2 any ;档土墙1 和2 合并为一个档土墙组; --- fluid flow model ---model fl_iso ;各项同性流体prop perm 1e-12 poro 0.3 ;设置渗透系数和？？比 or ？？率ini fdensity 1e3 ; 初始化水密度ini fmod 2.0e9 ftens -1e-3 ; 初始化水的体积模量及？？model fl_null range group excavate ; 开挖部分没有水流model fl_null range group wall ;档土墙不渗水ini pp 0 grad 0 0 1e4 ;初始化孔隙水压力fix pp range z -0.1 0.1 ;约束应该是整个模型的底部吧？fix pp range x -0.1 4.1 y -0.1 4.1 z 4.9 5.1 ;开挖部分也给约束住了，而其他的地方不管; --- mechanical model --- 力学模型model elas ; 弹塑性prop bul 3.9e6 shea 2.8e6 ;设置体积模量和剪切模量，这两个必须，有一次我只设置了体积模量，就错的一塌糊涂model null range group excavate ;力学模型的开挖ini density 1.2e3 ;初始化密度，应该是土的密度ini density 1.5e3 range group wall ;初始化墙（档土墙）的密度，fix x range x -.1 .1 ;施加约束，据说差分法约束0 的时候，必须取一个-0.1<0<0.1,范围fix x range x 11.9 12.1 ;施加约束，或者叫做边界条件fix y range y -.1 .1 ;施加约束fix y range y 11.9 12.1fix z range z 11.9 12.1; initial total stresses 出世总应力ini szz 0 grad 0 0 -1.5e4 ;z方向的应力大一些ini sxx 0 grad 0 0 -1.2e4 ;水平方向的，小一些ini syy 0 grad 0 0 -1.2e4 ;apply nstress 0 grad 0 0 -1.2e4 range x 0.0 4.0 y 3.9 4.1 z 0.0 5.0apply nstress 0 grad 0 0 -1.2e4 range x 3.9 4.1 y 0.0 4.0 z 0.0 5.0apply nstress -7.5e4 range x 0.0 4.0 y 0.0 4.0 z 4.9 5.1; --- setting --- 设置set gravity 0 0 10 ;设置重力加速度; --- initial state --- ;初始化状态solve force 1 ; check initial equilibrium 求解平衡; --- histories --- 记录set hist_rep 40 ;记录步为40hist fltime ;记录时间hist gp pp 0 0 6 ;记录某点的孔隙水压力hist gp xdis 4 0 0 ;水平位移hist gp xdis 4 0 2 ;记录水平位移hist gp xdis 4 2 0hist gp zdis 0 0 5 ;记录竖向位移hist gp zdis 2 0 5hist gp zdis 4 0 5hist gp zdis 2 2 5hist gp zdis 4 2 5hist gp zdis 4 4 5hist gp zdis 10 0 1hist gp zdis 10 0 2;; --- excavation --- 开挖set fluid off ;关闭水; apply pore pressure at walls 在墙上施加孔隙水压力apply nstress 0 grad 0 0 -1.e4 range x 0.0 4.0 y 3.9 4.1 z 0.0 5.0apply nstress 0 grad 0 0 -1.e4 range x 3.9 4.1 y 0.0 4.0 z 0.0 5.0apply nstress -5.e4 range x 0.0 4.0 y 0.0 4.0 z 4.9 5.1solve ;force 1 ;求解save exc1.sav ; 保存;; --- drainage ---apply remove nstress ;撤掉刚才的压力def relaxsetup ;定义一个释放函数的参数step0 = stependrelaxsetup ;调用def relax ;定义一个释放函数rstep = step - step0if rstep < ncyc thenrelax=1.0-(float(rstep)/float(ncyc))elserelax = 0.0endifend ;结束set ncyc = 1000 ;先赋值，随后调用apply nstress 0 grad 0 0 -1.e4 hist relax & range x 0.0 4.0 y 3.9 4.1 z 0.0 5.0apply nstress 0 grad 0 0 -1.e4 hist relax & range x 3.9 4.1 y 0.0 4.0 z 0.0 5.0apply nstress -5.e4 hist relax &range x 0.0 4.0 y 0.0 4.0 z 4.9 5.1cyc ncycsolve ;求解save exc2.sav ;保存;; --- percolation --- 渗透set fluid on ;设置水算法fix pp 0 range x -0.1 4.1 y -0.1 4.1 z 4.9 5.1 ;施加孔隙水压力cyc 9000 ;循环save exc3.sav ;保存plot create excav ;建立一个显示的视图一下内容都是显示内容plot set rot 200 0 195plot set cent 6 6 6plot set dist 39.18plot set magn 0.8plot set plane ori 0 0 0 normal 0 -1 0plot add cont pp out onplot add block group lgra range group wallplot add cont pp int 10000 max 110000 range x 0 4 y 0 4 z 5 7plot add flow planeplot showret。
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;============================================
config fluid
;设置初始应力状态，静力
set gravity 0 0 -10
;设置初始应力状态,水位4m
ini pp 10e4 grad 0 0 -1e4
c_po=0.3 ;孔隙率
c_pe=2.22e-10
c_coh=1.5e6
c_fric=40.0
c_tension=1e6
c_dens=2400 ;密度
end
_prop
;注浆
def _zprop ;注浆
c_zel=14e9 ;弹性模量
c_zbo=0.3 ;泊松比
c_zbu=c_el/(3*(1-2*c_bo)) ;排水体积模量
c_zsh=c_el/(2*(1+c_bo)) ;剪切模量
c_zpo=0.3 ;孔隙率
c_zpe=2.22e-11
c_zcoh=1.5e6
c_zfric=40.0
c_ztension=1e6
c_zdens=2400
set mech on fluid on
solve
save 初始应力.sav
;流体平衡
set mech off
set fluid on
pl con pp ou on
solve age 1
;力学平衡
ini fmod 0
set mech on
set fluid off
hist unbal
pl add hist 1
solve
;求解
ini fmod 2e9
;============================================
;设置边界条件
fix x range x -20.1 -19.9
fix x range x 19.9 20.1
fix y range y -0.01 0.01
fix y range y 0.59 0.61
;============================================
;注浆静力模型
model elastic range group 7
pro bulk c_zbu shear=c_zsh range group 7
ini density c_zdens r g 7
model fl_iso
prop perm c_pe poros c_po biot_c 1
set fl biot off
ini fmod 2e9 fdensity 1e3 ftens -1e10
;注浆水力模型
model fl_iso range group 7
prop perm c_zpe poros c_zpo range group 7
c_pochu=0.2 ;孔隙率
c_pechu=1e-12
end
ini_chu
;============================================
;设置材料模型
model elastic
pro bulk c_bu shear=c_sh
ini dens c_dens
end
_zprop
;初期衬砌(弹性材料)
def ini_chu
c_elchu=10e9 ;弹性模量
c_bochu=0.30 ;泊松比
c_buchu=c_el/(3*(1-2*c_bo)) ;排水体积模量
c_shchu=c_el/(2*(1+c_bo)) ;剪切模量
;导入模型
;==================================
def _prop ;4级围岩
c_el=9e9 ;弹性模量
c_bo=0.3 ;泊松比
c_bu=c_el/(3*Fra bibliotek1-2*c_bo)) ;排水体积模量
c_sh=c_el/(2*(1+c_bo)) ;剪切模量