隧道开挖的rblock模拟

1 引言

与3DEC的BBM【隧道开挖BBM模拟几何模型建立的回顾】不同，PFC3D的rblock产生的粘结块体之间允许产生孔隙，而且块体可以是多种几何形状，能够更好地表征岩石在破碎过程中的几何形状。创建rblock有三种方法：第一种方法是使用rblock create命令；第二种方法是使用rblock template命令；第三种方法是使用rblock construct命令，详细描述参看【创建rblock】，本文讨论基于第三种方法rblock construct from-geometry进行的隧道开挖模拟。

非常感谢群内一位隧道工程专业的同学为该问题提供了原型代码，在一定程度上加速了项目的进展。本文简要总结了求解问题的流程，模拟策略及其参数值的输入还需进一步微调。

2 隧道模型

山区隧道的稳定性评估有两个关心的区域，一个区域是隧道口的稳定性，隧道口边坡滑坡是经常出现的破坏，在【隧道口边坡滑坡(Tunnel Portal Landslide)案例---博卢山隧道】一文中曾经作过比较详细的案例总结，本项目已经使用极限平衡法进行了单独的分析；另一个区域是隧道内岩体的稳定性，本文主要侧重模拟隧道口附近的隧道稳定性。隧道宽度大约为14m，使用Midas【岩土工程有限元分析MIDAS GTS NX 2022】产生隧道断面(tunnel-profile.stl)，然后使用geometry import命令【Itasca几何数据交换文件---Geometry Files】导入倒PFC3D中，不过目前的这个stl文件有点儿问题，经测试在专门的CAD交换软件中不能导入，而在Cubit中显示“Volume generated does not completely close.”的错误信息，说明这个实体没有完全封闭，不过当导入倒PFC3D中并未显示错误信息。

3 地层模型

地层模型按照岩土工程勘察的结果分为三层：表层为碎石土，接下来是强风化凝灰质砂岩，然后是中风化的凝灰质砂岩。象隧道剖面一样，三种地层设为三个Set，使用zone create brick size命令创建单元，也可以使用geometry polygon create命令创建模型【创建基于几何数据的多边形块体(geom.poly.create)】，然后使用geometry generate from-faces命令从所有单元面的列表中生成多面体。由于目的是生成Set，因此在每层产生出Set后，使用zone delete命令删除所有单元，但3个地层Set保存在内存中。

4 构造RBlock

  
rblock construct from-geometry 'box' ...  
minimum-edge 0.1 maximum-edge 0.2

5 块体接触

6 模拟结果