1 引言
今天有位同学提出了一个问题,说FLAC2D 7.0 的model fos不能使用,问究竟是模型的问题还是软件的问题,为了回答这个问题,对所有相关软件FLAC3D,3DEC, UDEC和FLAC2D分别作了测试。本笔记简要记录了这个测试结果。顺便回顾一下这些软件计算fos所使用的命令。
2 安全系数fos命令
上述四个软件都可以进行安全系数fos计算。计算原理是基于强度降低法。强度降低法是一种越来越流行的数值方法,用于计算岩土体的安全系数。该方法首先用于Mohr-Coulom材料,随后扩展到一般的非线性破坏准则。
强度降低法可以应用于计算各种不同的地上和地下结构(如边坡、挡土墙、隧道等)的安全系数。其中计算边坡的安全系数是该方法最常见的实际应用。
在早期,使用FISH语言来降低选定的强度参数特性直到发生失效。从5.0版本开始,这一过程被内嵌到程序中,fos可以应用于Mohr-Coulomb材料模型(zone cmodel assign mohr-coulomb)、泛节理模型(zone cmodel assign ubiquitous-joint)和Hoek-Brown模型(zone cmodel assign hoek-brown)的强度特性。它还可以应用于界面interface的强度特性(zone interface node property)。
"强度降低技术 "通过逐步降低材料的抗剪强度,使斜坡达到极限平衡状态,从而计算出安全系数。该方法通常与Mohr-Coulomb破坏准则一起应用。在这种情况下,安全系数是根据公式来定义的:
(1) FLAC3D, FLAC2D, 3DEC 使用了相同的命令格式计算安全系数:
model fos 或者
model factor-of-safety
model factor-of-safety bracket 1.1 1.2 ratio-local 1e-4
model factor-of-safety associated
(3) UDEC使用了block而不是model
block factor-of-safety
3 测试结果
FLAC3D, UDEC, 3DEC 计算fos都没有问题,下图所示的是FLAC3D的计算结果。但是FLAC2D的fos确实不能运行,可能这部分开发工作还没有完成。
最大剪应变增量shear strain increment
速度矢量
下面是本次测试使用的FLAC2D数据文件:
model new
program call 'geometry' suppress
model large-strain off
zone generate from-extrude
zone cmodel assign mohr-coulomb
zone property bulk 6.25e6 shear 2.88462e6 density 2000
zone property cohesion 5000 friction 30 tension 1e100
zone face apply velocity-normal 0 range group 'left'
zone face apply velocity-normal 0 range group 'right'
zone face apply velocity (0,0) range group 'bottom'
model gravity 10
model solve elastic convergence 1
model save 'initial'
model factor-of-safety convergence 10 filename 'Berm' bracket-limit 0.05
model save 'final'