Hybrid Bolt结构元的建立(错误原因及解决方法)

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1. 引言

hybrid bolt(混合锚杆)最初是专为3DEC开发的一维加固元(reinforcement element)[Hybrid Bolt Structural Elements]，hybrid bolt旨在模拟节理岩体中使用的岩石锚杆(rockbolt)，是对经典的cable bolt模型的改进，对岩体断裂剪切位移提供了更真实的抵抗力。

有位同学在使用命令sel hybrid create by-line创建hybrid bolt时发生了错误【Hybrid Bolt结构元(Driven by GPT-4.0)】，首先给出了两个警告信息：第一个警告信息为Cable node at (x,y,z) is not in a block，第二个警告信息为Cable node at (x,y,z) is not in a zone; skipped node；接着给出了错误信息：Error in dowel element storage structures. 其中(x,y,z) 为bolt单元的起始坐标。由于现阶段的主要精力仍集中在尾矿库上，因此仅简单讨论了这个错误产生的原因及其解决方法，没有进行实际操作和验证，附带总结了hybrid bolt的命令和属性。

2. 错误原因及解决方法

如同警告信息显示的那样，错误原因可能是结构元(x,y,z)没有位于块体上，使用block.near(x,y,z)找出最接近的点作为结构元的起始点即可；同理，结束点使用同样的方法，应该能够避免上述错误。由于没有实际数据暂时无法验证，不过大概率应该是这个原因。

3. Hybrid bolt命令和属性

3.1 hybrid bolt特性

当用cable单元模拟岩石锚杆穿过节理或界面时，锚杆将对节理处的剪切提供阻力，但cable单元不抵抗垂直于cable的剪切力。Hybrid bolt改进了这个缺陷，它既包含了cable的拉伸行为，还提供了一个分量以抵抗垂直于cable的剪切行为。hybrid bolt由两部分组成：一部分是具有一定抗拉强度和刚度的cable，cable模型可沿其长度方向抵抗剪切力(即pull-out)，另一部分是锚杆穿过节理抵抗横向剪切力的销钉。销钉代表了一系列复杂的力学效应，包括钢锚杆的弯曲、灌浆料的破碎以及岩体的破碎等，Itasca软件用弹簧来抵抗节理上的剪切力，通过仔细校准刚度和强度参数，可以得到在实验室测试中通常观察到的三个阶段的负载响应---弹性、屈服和塑性阶段。

3.2 hybrid bolt命令

Hybrid bolt的主要命令归纳如下：

structure hybrid apply

structure hybrid create

structure hybrid delete

structure hybrid group

structure hybrid hide

structure hybrid history

structure hybrid import

structure hybrid initialize

structure hybrid list

structure hybrid property

structure hybrid select

3.3 hybrid bolt属性

如上所述，hybrid bolt的属性(struct hybrid prop)包括了完整的cable属性以及dowel属性：

Cable属性

(1) cross-sectional-area

(2) density (mass density, ρ, 在动力模式或重力激活的状态下需要输入)

(3) grout-cohesion

(4) grout-friction

(5) grout-perimeter

(6) grout-stiffness

(7) slide

(8) slide-tolerance

(9) tensile-failure-strain (tensile failure strain, ε，仅在正值的情形下激活)

(10) thermal-expansion

(11) yield-compression (compressive yield strength (force units))

(12) yield-tension (tensile yield strength (force units))

(13) young (Young’s modulus, E)

Dowel属性

(1) dowel-active-length

(2) dowel-failure-strain

(3) dowel-stiffness

(4) dowel-yield

3.4 hybrid bolt列印

hybrid bolt的列印命令如下：

structure hybrid list

(1) apply

(2) dowel

(3) force-axial

(4) force-node

(5) group

(6) grout

(7) information

(8) length

(9) property

(10) dowel-active-length

(12) dowel-failure-strain

(13) dowel-stiffness

(14) dowel-yield

(15) stress

(16) system-local

(17) yield

3.5 hybrid bolt导入

hybrid bolt可以从三种格式中导入：

structure hybrid import

(1) from-sketch

(2) from-file

(3) from-geometry

4. 结束语

值得说明的是，9.0版本正逐渐去掉sel hybrid，改用统一的structure hybrid命令。绘图界面发生了较大改动，去掉了7.0版本的SEL部分：

来源：计算岩土力学

断裂 3DEC

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首次发布时间：2023-09-01