flac3d实例分析
FLAC3D基本原理及简单实例
FLAC3D基础知识
• 其中，体积模量K和剪切模量G与杨氏模量E和泊松比v有以下关系：
E 3(1 2 ) E G 2(1 ) K
9 KG 3K G 3K 2G G 2(3K G ) E
或
摩尔-库伦塑性模型需要材料参数有： （1）密度 （2）体积模量 （3）剪切模量 （4）内摩擦角 （5）粘聚力 （6）抗拉强度 如果不指定这些材料参数，其值将会自动默认为零。
3D
生成网格
执行变更
定义材料本构关系和 性质 定义边界、初始条件
计算结果保存及调用
图形绘制及结果输出
FLAC3D基础知识
指定材料模型
• 一旦完成了网格的生成，就必须给模型中的所有单元指定一种或者更 多的材料模型及相应的性质。这可以用两个命令MODEL和 PROPERTY来完成。FLAC中有十种内置的材料模型，一般只用三种 模型：MODEL null，MODEL elastic和MODEL mohr。 • MODEL null指的是从模型中去除的或开挖的材料； MODEL elastic 指的是各向同性弹性材料行为； MODEL mohr指的是摩尔-库伦塑性 行为。 • MODEL elastic和MODEL mohr需要通过PROPERTY命令指定材料的 性质，弹性模型需要的材料参数有： • （1）密度 • （2）体积模量 • （3）剪切模量
f t 3 t
式中， 是摩擦角，C是粘聚力， t 是张拉强度，且有：
N
3
张拉强度不超过 值，最大值由下式给定：
1 sin 1 sin
t max
c tan
2.2 FLAC3D常用材料本构模型
Mohr-Coulomb模型
流动法则
FLAC3D上机题目AND实例分析
FLAC 3D
数值模拟上机题
计算模型分别如图1、2、3所示，边坡倾角分别为30°、45°、60°，岩土体参数为：
容重r ＝2500 kg/m 3, 弹性模量E ＝1×108 Pa ，泊松比μ＝0.3， 抗拉强度σt ＝0.8×106 Pa ，内聚力C ＝4.2×104 Pa ，摩擦角φ＝17°
试用FLAC 3D 软件建立单位厚度的计算模型，并进行网格剖分，参数赋值，设定合理的边界条件，利用FLAC 3D 软件分别计算不同坡角情况下边坡的稳定性，并进行结果分析。
附 换算公式： 1 kN/m 3= 100 kg/m 3 剪切弹性模量：)
1(2μ+=
E
G
体积弹性模量：)
21(3μ-=
E
K
图1 倾角为30°的边坡(单位：m)
图2 倾角为45°的边坡(单位：m)
图3 倾角为60°的边坡(单位：m)
图4 边坡开挖算例分析 eg.
以45°边坡为例：网格剖分图如下：
实习报告要求：
1、不同坡角边坡位移场和应力场特征；
2、边坡开挖前后位移场和应力场特征；
3、运用强度折减法求解边坡稳定性系数。
实例分析：
eg.
以45°边坡为例，网格剖分图如下：
图1 网格剖分图
图2 速度矢量图
图3 速度等值线图
图4 位移等值线图
最终计算边坡的稳定性系数为：Fs＝1.15625。
FLAC3D流固耦合例子
;============================================
config fluid
;设置初始应力状态，静力
set gravity 0 0 -10
;设置初始应力状态,水位4m
ini pp 10e4 grad 0 0 -1e4
c_po=0.3 ;孔隙率
c_pe=2.22e-10
c_coh=1.5e6
c_fric=40.0
c_tension=1e6
c_dens=2400 ;密度
end
_prop
;注浆
def _zprop ;注浆
c_zel=14e9 ;弹性模量
c_zbo=0.3 ;泊松比
c_zbu=c_el/(3*(1-2*c_bo)) ;排水体积模量
c_zsh=c_el/(2*(1+c_bo)) ;剪切模量
c_zpo=0.3 ;孔隙率
c_zpe=2.22e-11
c_zcoh=1.5e6
c_zfric=40.0
c_ztension=1e6
c_zdens=2400
set mech on fluid on
solve
save 初始应力.sav
;流体平衡
set mech off
set fluid on
pl con pp ou on
solve age 1
;力学平衡
ini fmod 0
set mech on
set fluid off
hist unbal
pl add hist 1
FLAC3D快速入门及简单实例
FLAC3D快速⼊门及简单实例FLAC3D快速⼊门及简单实例李佳宇编LJY指南针教程前⾔FLAC及FLAC3D是由国际著名学者、英国皇家⼯程院院⼠、离散元的发明⼈Peter Cundall博⼠在70年代中期开始研究的，主要⾯对岩⼟⼯程的通⽤软件系统，⽬前已经在全球70多个国家得到⼴泛应⽤，在岩⼟⼯程学术界和⼯业界赢得了⼴泛的赞誉。
前国际岩⽯⼒学会主席 C.Fairhurst(1994)对FLAC程序的评价是：“现在它是国际上⼴泛应⽤的可靠程序。
”我从研⼆(2010年)开始接触FLAC3D，最初的原因是导师要求每⼀个⼈⾄少学会⼀个数值计算软件，⽽他嘴⾥每天念叨最多的就是FLAC，⾃⼰当时对数值计算⼀⽆所知，便答应⽼师要学会FLAC3D。
第⼀次打开软件界⾯，我⼼⾥就凉了⼤半截，⾯对着⼀个操作界⾯跟记事本⽆异的所谓“功能强⼤”的岩⼟⼯程专业软件，半点兴趣也提不起来。
年底，从项⽬⼯地回到学校准备论⽂开题，⽼师对我的开题报告⾮常不满意，当着全教研室师⽣的⾯，劈头盖脸⼤批⼀顿，第⼆天⼜找谈话。
在巨⼤的压⼒和强烈的⾃尊⼼驱使下，我硬着头⽪开始啃FLAC3D，⼀个半⽉之后，终于有了初步的计算结果，对⽼师有个交代，我也能回家过年了。
前⾯这⼀段过程可能是⼤多数FLAC3D初学者的必经阶段，或者是即将开始软件学习的⼈惧怕的事情。
毫⽆疑问，FLAC3D极其不友好的界⾯是阻碍初学者前进的很⼤障碍，当然还包括它是⼀个全英⽂的软件。
但是当你费尽周折的⾛进FLAC3D的世界，你就会发现它独特的魅⼒，⽐如简洁的界⾯，快捷的命令流操作，⾼效的计算⽅法，不易报错等等。
另外⼀个拿不上台⾯的优点就是它⾮常⼩巧，包括Manual在内⼀共才⼏⼗兆⼤⼩，⽽且已经被破解成绿⾊版，只要把它和命令流装进U盘，你就可以随便找⼀个⾝边功能最强⼤的电脑开始计算了，如果你有过ANSYS、ABAQUS等⼤型软件痛苦的安装经历，你便能毕业之后，本以为不⽤再接触数值计算，但⼯作需要使得我⼜⼀次开始与理解“绿⾊版”的含义，当然还请⼤家尊重知识产权，⽀持正版。
FLAC3D的实例应用分析
F18 F7-1
E5200剖面图
老虎台矿开采历史
老虎台矿自1907年开始开采，至今已有近百年的开采历史。
矿震事件统计
1988年1月至2000年5月，随着老虎台矿开采深度增大和向 断裂构造逼近，矿震频率和震级都呈上升趋势，平均每月 发生矿震52.2次，远远超出了抚顺地区天然地震的数量， 最大震级达到3.6ML。
5. 采用全动力运动方程，即时对于静力问题也是如此。这使 得FLAC3D能够没有任何障碍地模拟物理不稳定性问题。
6. 采用显示求解方式（与常用的隐式方法比较）。显示方法 在求解非线性问题的（应力－应变关系）时间几乎等同于 线性关系问题，而隐式算法可能花费很长时间，因为它并 不需要储存任何矩阵，因此，不需要修改刚度矩阵，这就 意味着：（a）具有中等内存的计算机能够采用较多的计 算单元模拟；（b）模拟大应变问题比小应变问题几乎不 多花计算时间。
a. 粘结界面 b. 粘接滑移 c. 库伦滑动
1.6、FLAC3D界面介绍
命令栏
1.6、FLAC3D界面介绍
图形显示窗口
提
纲
一﹑FLAC3D软件简介 二﹑FLAC3D应用实例
三﹑FLAC3D软件应用
四﹑FLAC3D模拟技巧
2.1、老虎台矿开采诱发矿震的力学机理分析
地质条件
F1 F26 F25
0.3
0.2
0.1
0
7.8 8.0 8.2 8.4 8.6 8.8 9.0 9.2 9.4 9.6 Step
3
(1992-2000)
2.5
78001-1
2
1.5
1
0.5
0 7.8 8.0 8.2 8.4 8.6 8.8 9.0 9.2 9.4 9.6 Step
flac3d在某古滑坡稳定性分析中的应用
flac3d在某古滑坡稳定性分析中的应用flac3D是一种用于建模和分析三维地质力学问题的三维离散元（DiscreteElement）技术，它可以用来模拟地质体、滑坡和泥石流等地质灾害，已经广泛应用于滑坡稳定性分析。
本文将以一个古滑坡稳定性分析为背景，介绍flac3D在分析中的应用。
本次分析的实例是一个位于某地的古滑坡。
该滑坡起源于一段时间以前，在山体上方有很多砂砾，下方接触着背斜粘土，水文情况良好。
在现实场景中，因滑坡堆积物的下滑而导致的破坏情况还不清楚，需要分析来帮助确定滑坡的稳定性和防治措施。
为了实现对上述滑坡的模拟和分析，我们需要将实际情况转换为计算机模型，以便进行稳定性分析。
为此，我们首先使用工程测量和地质调查获取山体地质形态资料，包括山体处理和颗粒大小分布等。
然后，收集和加工地面测量数据，包括结构和物质强度、动力学模型和破坏性参数。
接下来，利用flac3D程序建立滑坡模型，并利用获取的地质资料对模型进行调整和分析。
为了有效模拟滑坡的动态形态变化，我们使用逐步开采的模拟，通过自动发射来模拟施阻力所造成的滑坡变形，并根据结果得到滑坡变形量。
为了确定破坏性参数，我们利用flac3D建立几个相似的模型，其中模拟条件基本相同，但破坏性参数不同，可以有效模拟滑坡的形态变化。
从形态变化的模拟结果中，我们确定出最合适的破坏性参数，用于最终的稳定性分析。
最后，我们还使用了flac3D对获得的模型进行稳定性分析，计算出滑坡的定性和定量稳定性系数，并根据分析结果给出防治建议。
通过使用flac3D，我们顺利完成了上述滑坡稳定性分析。
综上所述，flac3D是一个功能强大的建模和分析工具，在本次滑坡稳定性分析中大显身手，可以有效模拟滑坡变形并确定破坏性参数，并可以有效计算定性和定量稳定性系数，从而为滑坡防治提供参考。
本文虽然只介绍了一个实例，但可以认为flac3D的应用和影响远不止于此，在研究和预测地质灾害和稳定性分析方面发挥着重要作用。
flac3d工程实例
地下建筑结构
4.分步开挖支护计算模型
对基坑放坡开挖BC段,可以采取对开挖土体和基坑围岩土体分 别建模,建模中用到基本单元的八节点定义方式。然后用null定义 开挖土体部分的模块来模拟,如图4。
本工程实例中基坑坡率较大,近乎直立开挖,也可直接采取每 步开挖支护中,再多次分步开挖得到阶梯状开挖面的方式近似模拟 坡面开挖。经模拟计算验证,该建模方式对基坑开挖支护数值模拟 计算结果影响很小,可忽略不计。
本工程沉降水准观测,对基坑周边边坡土体和建筑物沉降监测共 布设10+8个沉降观测点。其中,在基坑周边土体共布设10个水平位移 和沉降观测点,东面两栋距基坑较近的被测建筑物的首层柱上共为3个 沉降观测点。其中对周边建筑物进行13次沉降观测。观测周期与工程 进度密切联系,基坑开挖期间,土体扰动对周围环境影响较大,沉降速 率较大,故保证每隔2天一次观测,时刻注意环境动态,后期施工过程中, 根据实际情况相对减小监测频率。
2、边界条件
边界条件分为位移边界条件和受力边界条件利用FLAC3D中fish语言 程序命令:fix(位移方向)range(位移约束面),可在网格模型中设定位移 边界条件。 模型除x=0面及基坑顶面为自由面不设置位移边界条件外,其余面均 采用法向约束。坑底边界静止不动,假设为固定铰支,限制三个方向的位 移;模型x轴及y轴方向两侧避均施加边界约束条件,限制该临空方向的位 移;基坑顶面为设为自由面,不加约束。地下水己进行处理,可不考虑。 利用FLAC3D中fish语言程序命令:apply szz(荷载大小)range(荷载 范围),可在网格模型中定义受力边界条件。本工程CD段基坑周边己有建 筑物荷载,荷载大小为90KN。
图19第四步开挖支护x方向位移等值线图
图20第五步开挖支护x方向位移等值线图
FLAC3D的实例应用分析
FLAC3D的实例应用分析首先是岩土工程领域。
FLAC3D可以用于模拟岩土体的力学行为，预测在不同荷载作用下的岩土体变形和破坏，为设计和施工提供依据。
例如在基岩边坡稳定性分析中，FLAC3D可以模拟边坡在自然的和工程加载下的变形和破坏，评估边坡的稳定性，并优化边坡设计。
另外，FLAC3D还可以用于模拟土体动力响应，预测地震荷载下土体的动力特性和地震响应，为抗震设计提供参考。
其次是矿产资源开发领域。
FLAC3D可以模拟矿山开采过程中岩体的破坏和变形，评估开采对周围环境的影响，提供合理的采矿方案。
比如在隧道开挖中，FLAC3D可以模拟隧道的开挖和支护过程，评估围岩的稳定性，指导隧道支护设计和施工。
此外，FLAC3D还可以用于矿山坍塌、局部塌陷和裂隙水压力分布等现象的模拟与分析。
第三是地下空间开发领域。
FLAC3D可以模拟地下空间的开挖、支护和使用过程，预测开挖对周围建筑物的影响，评估地下空间的稳定性和安全性。
例如在地铁隧道施工中，FLAC3D可以模拟盾构掘进和地面沉降过程，评估地下水位、水压及地表沉降对周围土体的影响，指导施工方案的调整与优化。
最后是地质灾害研究领域。
FLAC3D可以模拟地质灾害的发生过程，了解其机理和演化规律，评估灾害对人类和环境的影响，提出相应的防灾措施。
例如在滑坡研究中，FLAC3D可以模拟土体的滑动过程，预测滑坡位置、速度和影响范围，为滑坡防治提供科学依据。
此外，FLAC3D还可以用于模拟地震、火山喷发和地下水位变化等灾害事件的发生和演化。
综上所述，FLAC3D在岩土工程、矿产资源开发、地下空间开发和地质灾害研究等领域有着广泛的应用。
它的模拟能力和计算精度使其成为解决实际问题的重要工具，为工程设计和决策提供准确、可靠的技术支持。
FLACFLAC3D基础与工程实例_记录
《FLACFLAC3D基础与工程实例》阅读札记目录一、FLACFLAC3D软件概述 (2)1. 软件背景与简介 (3)1.1 FLACFLAC3D的发展历程 (4)1.2 软件的应用领域及特点 (5)2. 软件安装与运行环境 (6)2.1 系统要求 (7)2.2 安装步骤 (8)2.3 运行环境配置 (10)二、FLACFLAC3D基础知识 (11)1. 基本概念与术语 (13)1.1 有限元分析原理 (14)1.2 离散元法简介 (14)1.3 FLACFLAC3D中的相关术语解释 (15)2. 软件操作界面及功能模块 (17)2.1 操作界面介绍 (18)2.2 主要功能模块说明 (20)2.3 菜单功能详解 (20)三、工程实例分析 (22)1. 地质工程实例 (23)1.1 工程背景及问题定义 (25)1.2 模型建立与参数设置 (26)1.3 结果分析与讨论 (27)2. 土木工程实例 (29)2.1 工程概况与建模目的 (30)2.2 建模过程及计算步骤 (31)2.3 结果展示与工程应用 (32)四、FLACFLAC3D应用技巧与注意事项 (33)1. 建模技巧与优化方法 (34)1.1 建模策略及优化思路 (35)1.2 网格划分与模型简化技巧 (36)1.3 参数设置与模型验证方法 (38)2. 数据分析与处理方法 (40)2.1 数据采集与整理方法 (41)2.2 结果分析与图表展示技巧 (42)一、FLACFLAC3D软件概述3D是一种广泛使用的岩土力学与有限元分析软件。
它是一套专门用来分析连续介质中的物理力学现象的强大工具，主要应用于土木、矿山、隧道等领域，能针对各种复杂的工程问题进行数值建模和模拟分析。
3D以其高效、灵活的数值分析能力，为工程师提供了强大的技术支持。
其主要特点包括：多功能：3D能够模拟多种物理过程，包括应力分析、稳定性分析、流体流动分析等，适用于多种工程场景。
流体与动态计算实例分析flac3d
流体与动态计算实例分析flac3dnewconf dyn fluid;设置动态与流体算法set dyn off fluid off;关闭动态与流体算法;generate foundation and embankment grids and attach interfaces*;生成基础和堤坝网格并粘贴接触面' |gen zone bri p0 0,0,0 p1 40,0,0 p2 0,10,0 p3 0,0,10 size 20 5 5;基础gen zone bri p0 22,0,10 p1 40,0,10 p2 22,10,10 p3 22,0,20 size 9,5,5;堤坝;在z=10,x=15~22,y=0~10上生成接触面1interface 1 face range x 15.0 22.0 y 0.0 10.0 z 9.9 10.1;在x=22,z=10~21,y=0~10上生成接触面2interface 2 face range x 21.9 22.1 y 0.0 10.0 z 10.0 21.06;设置最大的边界长度为1.0interface 1 maxedge 1.0interface 2 maxedge 1.02; generate block wall 生成挡水墙gen zone bri p0 15,0.5,11 p1 21,0.5,11 p2 15,9.5,11 p3 15,0.5,20.9 siz 3 5 5;name groups and move block on to soil;命名群组并移动挡水墙到土壤上group block range x=16,22 y=0,10 z=10,20group 'soil embankment' range x=22,40 y=0,10 z=10,20group 'dense soil foundation' range x=0,40 y=0,10 z=0,10 ;挡墙沿x方向增加一个单位ini x add 1.0 range group block;挡墙沿z方向增加一个单位ini z add -1.0 range group block; assign models to groups;给群组设定计算模型model mohr range group block not;除挡墙外的群组为摩尔库仑模型,model elas range group block;挡墙为弹性;assign mechanical properties设置力学参数prop shear=1e8 bulk=2e8 cohes=1e10 range group 'soil embankment'prop shear=5e8 bulk=1e9 cohes=1e10 range group 'dense soil foundation'prop shear=9.15e9 bulk=10e9 range group blockini dens=2100 range group block;初始化质量密度ini dens=1800 range group block notinterface 1 prop coh=0 fric 60. dil 0. kn=1e8 ks=1e8 ten 0.;接触面参数interface 2 prop coh=0 fric 60. dil 0. kn=1e8 ks=1e8 ten 0.model fl_iso;各项同性流体模型,计算流体必须的; mechanical boundary and initial conditions物理边界和初始条件fix z range z=-.1 .1;固定z=0的面fix x range x=-.1 .1fix x range x=39.9 40.1;固定x=40的面fix y range y=-.1 .1fix y range y=9.9 10.1;初始应力,垂直应力为水平的2倍,在z方向有梯度变化ini szz -3.6e5 grad 0 0 1.8e4ini sxx -1.8e5 grad 0 0 0.9e4ini syy -1.8e5 grad 0 0 0.9e4set grav 0 0 -10;设置重力加速度;记录监测数据hist unbal;不平衡力hist gp zdisp 16,5,20;点(16,5,20)的z方向位移hist gp zdisp 30,5,20;求解solvesave block1.sav;保存pau;assign realistic strength properties设置现实的强度参数prop cohes=0 tens 0 fric 35 range group 'soil embankment' prop cohes=0 tens 0 fric 40 range group 'dense soil foundation'solvesave block1.sav;流体分析rest block1.sav;调用保存的文件;specify fluid properties设定流体参数prop perm=1e-8 poros=0.3ini fdens=1000;初始化流体密度ini fmod=2e3;流体的体积模量set fluid pcut on;设置流体进程,负压时自动变为0; assign water table设置水位water density 1000.;水的密度water table face 0 0 20 0 10 20 40 10 20 40 0 20 ;水平面由四个节点创建; block wall is impermeable挡墙不透水fix pp 0 range group block;挡墙区域内孔隙水压力为0;施加水压力apply nstress -1e5 range x=0,16 y=0,10 z=9.9,10.1;加在土坝上的apply nstress -2e5 grad 0,0,1e4 range x=15.9,16.1 y=0,10 z=10,20;挡墙上的z向梯度变化.;启动流体算法set fluid onsolvesave block2.sav;动态分析rest block2.savset dyn on;启动动态算法set large;大变形set dyn multi on;设置动态多步计算,有什么区别呢;turns multi-stepping on or off. Multi-stepping speeds up calculations in dynamic models which have a large;zone size or modulus contrast. Sub-stepping only works when dynamic mode is in operation (SET dyn on),;and is effective only when the grid is nonuniform or there is a contrast in material properties.;初始化速度,位移和状态ini xvel 0 yvel 0 zvel 0ini xdisp 0 ydisp 0 zdisp 0ini state 0;设置土中水的模量; set fluid modulus for water in soilsini fmod 250e6 range group block not;施加动态边界条件; apply dynamic boundary conditionsdef wavewave = ampl * sin (2.0*pi*freq*dytime)end;释放边界z=0free x y range z -.1 .1;施加动态条件apply xvel 1.0 hist wave ran z -.1 .1apply yvel 1.0 hist wave ran z -.1 .1apply ffset freq 10.0 ampl 0.5 ;设置频率和放大系数; dynamic histories 动态历史记录set dyn time 0hist resethist dytimehist gp xvel 20,10,0hist zone pp 19,5,5 ;记录点孔隙压力hist zone pp 30,5,5hist zone pp 30,5,15hist zone pp 19,5,9hist gp xdis 16,5,20set dyn damp local .125 ;设置动态本地衰减为.125 solve age 5.0 ;求解的动态计算时间save block3.sav ret。