基于FLAC基础开挖模拟.doc

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1、基于FLAC基础开挖模拟【摘要】FLAC是岩土丁•程屮广泛应用的软件。木文首先介绍了FLAC-2D的基本原理木文利用FLAC简单的模拟了基础开挖，利用FLAC软件后处理功能，动态显示基础开挖后的应力与变形情况。【关键词】基础开挖;FLAC;Elastic模羽1前言有限元法白20世纪50年代发展至今，已成为求解复杂的岩石力学及岩土工稈问题的有力工具，并已为愈来愈多的工程科技人员所熟悉。在求解像弹舉性及流变、动力、非稳态渗流等时间相关性问题，以及温度场、渗流、应力场的耦合问题等复杂的非线性问题的效能已使它成为在岩土力学领域屮应用最广泛的数值分析手

2、段。FLAC(FastLagrangianAnalysisofContinua)是美国Itasca公司开发的一种用于T.稈力学计算的二维显式有限差分稈序。这个稈序可以模拟由土、岩石及其它在达到屈服极限时会发生槊•性流动的材料所建造的结构特性。FLAC具有强大的计算能力及良好的二次开发性，具体冇以下特征：①连续介质大变形模拟，并提供可选择的相界面来模拟滑移血或分离面，因此相界血可用來模拟断层、节理或摩擦边界；②显式计算方案，能够为非稳定物理过程提供稳定解；③材料模型库丰富，提供十内置的材料模型，并允许用户用FISH稈序设计语言建立白己的木构模型

3、；④可选模块包括:热力学及蠕变计算、动力学分析及用八用C++白定义功能；⑤可设定所有性质参数的连续梯度或统计分布(即材料特性分布的空间变异性与随机性)；⑥地下水流动与力学计算进行完全耦合；⑦可以模拟结构单元如隧道衬砌、桩、锚索、岩石锚杆等与周围岩石或土的相互作用。2简单模拟2.1问题:描述计算对象为矩形均质弹性土层，在自重的作用下达到平衡。随后地层表面进行了垂育开挖，要求分析开挖示土体的应力与变形。材料特征：土体密度1500kg/m3,体积模量3.0MP",剪切模量l.OMPao土层计算范围：lOmXIOm。开挖范围4mX3mo2.2模拟过程

4、首先在FLAC屮生成lOmXIOm的网格，每格代表1米；依据问题描述中的土的条件建立材料；设置模型的底部边界的水平、竖肓方向的速度约束，模型两侧边界水平方向速度约束。设置重力加速速方向为竖育竖岚向下，大小为9.81in/so为了确保初始应力计算正确与模型建立的准确，开挖前先对初始应力进行计算，计算得到云图如图lo位于模型云图屮的1.5m标高处，即此处上覆土体高度为&5米，土体密度为1500kg/m3,计算得到得到的竖向应力理论值应为124950kPa,这与FLAC计算得到的结果十分接近，所以可以认为本模型的初始应力计算合理。在未开挖前最大不平

5、衡力云图如图2所示。接下来对初始应力计算屮节点的速度、位移进行清零处理麻，进行基础的开挖。并设置开挖顶血左侧顶点的水平位移进行监测，进行计算后，即可查看得到的相关结果。开挖示基础产生了变形（如图3）,这通过把网格放大15倍后与原始网格的对比可知，最大的变形量为5.3cm。在弹性土体进行开挖后，网格整体呈现上浮的趋势，其屮开挖底面出现较犬的隆起，而开挖面两侧的土体会发生一定的朝向开挖坑内的水平位移。这些计算结果与常识基木符合。同时我们还可以杏看监测点的水平位移随时步计算的变化如图4与最大不平衡力的变化。JOBTITLE:syycontoursF

6、LAC(V&sion5.00)LEGEND28.Sep.091:30step786-1.667E+00

7、axis:999Max.unbalforceX-axis.Numberofsteps(10041.4001.2000.8000.60004000.2000.0001000FLAG(Version5.00)LEGEND29-Sep-0913:07step1256HISTORYPLOTY-axis:4Xdisplacement]4,11)X-axisNumberofstepsJOBTITLE:22FLAC(Version5.00)LEGEND29-Sep-0913:07step1256HISTORYPLOTY-axis999Max,unbalfo

8、rceX-axis:Numberofsteps3.5003.0002.5002.0001.5001.0000.5002.3小结通过些次的模拟，分析了对弹性土质的在重