隧道开挖的BBM模拟---产生几何模型

1 引言

开挖边界围岩由应力诱发的岩体损伤，通常使用有限元方法附加损伤力学的一些算法进行模拟，这种模拟途径很难用于预测岩体加固对地层行为的影响以及准确模拟岩桥的破坏特征，近年来BBM方法【粘合块体模拟BBM(Bonded Block Modeling)】逐渐用来克服这些限制，例如Walton(2020)[Advances In Bonded Block Modeling]使用BBM模拟了隧道支护；Al-E'Bayat(2020)[Numerical Investigation of Rock Bridge Effect on Slope Stability Using Bonded Block Modeling Method]使用BBM模拟了岩桥的破坏；Sinha(2021)[Investigation of pillar damage mechanisms and rock-support interaction using Bonded Block Models]使用BBM分析了矿柱的损伤以及岩石和支护之间的相互作用。

基于过去Itasca 3DEC 5.0版本发展的一个代码，在最新的7.0版本中进行了改进，如大家所知道的一样，7.0版本在命令句式上发生了巨大变化，这个笔记简要记录了发生的主要变化，同时在一个新的项目中进行了相应的试验。

2 几何模型

模拟的第一步是生成所期望的块体模型，同时定义隧道的几何形状，为下一步开挖作准备。下面简要记录5.0到7.0版本句式的变化。

(1) 引入model命令。model命令用来检查或改进总的模型状态。

model calmmodel configuremodel creepmodel cyclemodel deterministicmodel displaymodel domainmodel factor-of-safetymodel gravitymodel historymodel largestrainmodel listmodel mechanicalmodel newmodel randommodel restoremodel savemodel solvemodel stepmodel title

(2) 引入program命令。program命令用来对整个程序运行的状态进行控制，大多数情况下可以省略掉program。不过，在使用Python调用命令时，建议加上program，不加的话有时可能与Python的内置命令相冲突。

program call program continue program customer-title-1 program customer-title-2 program directory program echo program echo-line program exit program floating-point-check program list program load program log program log-file program mail program notice program pagination program pause program playback program quit program return program stop program system program threads program undo program warning

(3) 引入block create命令。block create命令用来产生基元几何形状，代替了原来的poly命令。

block create brickblock create drumblock create polyhedronblock create groupblock create prismblock create tetrahedronblock create tunnelblock create wall

(4) 引入block zone命令。block zone命令用于对块体单元的操作。

block zone generateblock zone list poly

(5) 引入block hide range命令。

block hide range groupblock hide range position-xblock hide off

(6) 引入block cut joint-set命令。

建立几何模型的总体步骤如下：(a) 产生BBM区域的块体；(b) 产生BBM顶和底的弹性边界区(elastic_boundary)；(c) 产生隧道区域；(d) 划分单元，最后结果如下图所示。

3 试验项目

下图所示的是试验项目初步的几何模型，与上述项目不同之处是增加了四条穿过隧道的节理，试验过程正在进行之中。