落石分析工具软件Georrock2D 2023
有多种岩崩分析工具软件【岩崩软件回顾(Rockfall)---对NAVFAC DM 7.1的补充】，《计算岩土力学》公 众 号目前可得到的这类软件包括：RocFall2D, RocFall3D，RocPro3D，Trajec3D以及Georock2D和Georock3D。本文简要介绍了最新版本Georock2D 2023(2023.12.1.1011)的一些功能。这个版本最大的特色是可以选择使用中文用户界面。这对于部分不太习惯使用英语的同学来说，比使用RocFall2D等其它软件更适合一些。
2 计算模型
巨石沿岩石边坡的下落运动取决于许多不易用数字表示的因素。巨石的运动轨迹取决于边坡的几何形状、落下的巨石的形状及其脱离边坡时的初始速度，还取决于落下时因撞击而耗散的能量实体。坠落的巨石可以向下游滑动、滚动或反弹，这取决于它们的形状是扁平的还是圆形的，以及边坡的坡度【岩石边坡工程课程---岩石崩落分析(Rockfall Analysis) (C10)】。早年在中国科学院内部发起的一个岩石滚落研究项目中，成都山地所的研究人员使用GIS研究落石的运动轨迹，在当时那个还没有出现百度地图和高德地图的年代，觉得他们的研究方法很神奇，因为我们更偏向于建立数值模型(UDEC, CRSP, RocFall)研究落石的运动轨迹。由于撞击而耗散的能量通常是不同的，并随运动的特点而变化，取决于巨石的力学特性和沿边坡存在的材料(岩石、土、植被)，这些材料以不同的方式响应巨石的运动。然而，在现实中，实际上不可能精确地确定一个边坡的轮廓，并检测可能脱离的不同巨石的形状。此外，边坡的几何形状和露头材料的性质随着时间的推移而发生变化，有时甚至是敏感的变化，这是由于岩石的改变、不太陡峭地区的碎石堆积以及植被的发展造成的。最后，在巨石因撞击而破碎的情况下，实际上不可能建立巨石下落的运动模型，也不可能确定边坡上发生破碎的区域。
因此从实践的角度，为了分析坠落轨迹，我们需要作出非常简化的模型。随着计算技术的发展，现在也可以进行大型的数值模拟，从而有可能探索运动的不同方面，并确定在特定情况下影响坠落运动的主要因素。这样的分析工具可能包括PFC和3DEC，然而这种模拟的代价是相当大的。在更复杂的情况下，可能有必要根据对巨石坍塌后的实测影像轨迹进行分析来校准模型。
GeoRock2D使用集中质量(Lumped Mass)和CRSP模型对落石进行二维模拟。对于集中质量模型，计算假设包括: (1) 平面轮廓；(2) 由直线段组成的折线坡度剖面；(3) 点状巨石；(4) 忽略空气阻力。CRSP模型由Pfeiffer和Bowen(1989年)开发，目的是模拟具有球体、圆柱体或圆盘形状的巨石在运动的垂直平面上的下落运动。该模型的可靠性通过比较数值结果和现场试验得到的结果而得到验证。
Georock2D可以从其他GeoStru软件生成的文件中导入坡度剖面。(1) TriSpace, 用于从xyz平面或光栅图像中自动生成剖面图，创建的剖面文件格式为*.sec。(2) GeoStru SRTM，用于从谷歌地图自动生成地形剖面图。(3) GeoStru Maps是GeoStru新推出的在线应用程序，可以以非常简单的方式创建地形剖面图。在Geostru地图应用程序中，一旦确定了工作区的感兴趣区域，用鼠标插入一连串点，然后选择 "查找高程 "命令和 "断面 "命令，断面将显示在笛卡尔平面上，保存为*.sec文件，然后导入GeoRock2D。Georock2D也可以从*.xls文件中导入定义边坡剖面的数据，文件的结构如下：第一列是边坡顶点的序列号，从数字1开始；第二列是顶点的X坐标；第三列是顶点的Y坐标。Georock2D也可以从*.dxf文件导入地形剖面数据。在*.dxf文件中，坡度必须在图层0中建立，由一个开放的折线定义剖面。
4 能量耗散
落石在滚动过程中如果遇到障碍物，能量就会耗散。GeoRock2D允许沿剖面插入多种能量耗散方式，包括：刚性防护网，弹性防护网，回填物和沟渠。
Georock2D可以按照确定性方法计算，也可以按照统计方法计算，用户可以选择进行点状发射或定义发射区域。巨石的形状可以选择球体(sphere)、圆柱体(cylinder)或圆盘(disk)。
Georock2D的计算返回关于巨石轨迹上任何一点的能量、速度、飞行时间和抛物线高度的信息。计算结束后，可以查看、打印或复 制能量图、轨迹或能量直方图，这些图可以单独或作为一个整体进行管理。
