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。