UDEC模拟实例与解析

UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛—————————————————————————————————————UDECVersion4.0-1-UDEC实例翻译与命令解析翻译：珠穆朗玛UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛—————————————————————————————————————UDECVersion4.0-2-1地震诱发地层坍塌Seismic-InducedGroundfall1.1问题描述本例展示使用UDEC模拟分析地震诱发地层坍塌的一类的问题,模型见图1.1,该模型基于加拿大安大略省萨德伯里市鹰桥公司弗雷则矿34-1-554切割断面的一个剖面图的结构和尺寸.用二维平面应变模型代表垂直于超采轴向方向的平面效应,超采面高5m,宽10m.假定两个连续节理交叉平面分析:一个角度为45度,另一个为-9度,两者节理间距均为5m,为了演示的目的,一个近似垂直的“虚拟节理”也被添加到块体内开挖面顶部以增强不稳定性。围岩参数来自试验室平均测试数值，假定岩石块体参数如下：假定块体仅具有弹性行为，节理假定符合库伦滑动准则，选择典型的教课书数值作为节理参数，如下：UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛—————————————————————————————————————UDECVersion4.0-3-初始应力状态按各向同性估计为24Mpa（假定垂直荷载由覆盖深度大约800m的岩层产生）。1.2UDEC分析UDEC模拟顺序分三个阶段,首先,模型在初始应力状态下进行无超采固结.其次,进行开挖并且模型循环至平衡状态.本阶段超采面周围的应力分布见图1.2.超采正上方和下方的块体滑动后稳定.在第三阶段.估计了两个不同的峰值速度的地震事件.对所有地震模拟,在问题域的外周边界引入粘滞边界用以消除波的反射.从而模拟有限的岩体,地震事件用施加到模型顶部y方向的正弦应力波表现.应力波被叠加到已存在的初始地应力上.在第一个模拟中,施加1.25Mpa的峰值应力,应当注意的是,由于粘滞边界条件实际是在模型顶部,施加的有效影响应力应该是1.25MPa/2,or0.625MPa.0.02秒后的开挖面拱顶的应力分布见图1.3,两点的位移被监测,1点位于开挖面的左角,点2位于拱顶块体的右角,图1.4的位移时间曲线显示两点本质上是弹性反应.UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛—————————————————————————————————————UDECVersion4.0-4-UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛—————————————————————————————————————UDECVersion4.0-5-本例关心的问题是在模型顶部施加的速度和计算速度的对比,下面的公式可以用以估计施加的波速.使用这个方程,施加的最大波速大概是0.04m/sec,图1.5显示的峰值波速小于0.06m/sec.估计的波速和监测波速的不同在于使用的围岩模量.而是没有考虑节理变形的相等变形模量.在第二个案例中,施加应力波峰值12.5Mpa(有效应力6.25Mpa).0.02秒后的开挖拱顶应力分布见图1.6.该图显示出拱顶岩体不受力,表面该块体已经松散并正在下落.对于关心的问题,后来三个时间的几何体和应力分布见图1.8至图1.10.在问题的顶部预测的波速(从上面的方程)是0.4m/sec.从模型中计算的波速见图1.11,再次,由于使用的是原岩弹性模量而不是岩体的变形模量导致预测和监测的波速之间的差异.1.3节包含了该模型的数据列表,该列表包含了一个FISH函数(show)被用来创建坍塌的动画文件,每隔0.02秒俘获一个显示的图片.通过改变FISH参数time_int可以改变动画帧的UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛—————————————————————————————————————UDECVersion4.0-6-间隔.视图的总数也可以通过改变snap_shot的数值进行改变.为了显示80帧的显示图片而创建的该电影文件需要大概13MB的硬盘空间.UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛—————————————————————————————————————UDECVersion4.0-7-UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛—————————————————————————————————————UDECVersion4.0-8-UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛—————————————————————————————————————UDECVersion4.0-9-1.3数据文件列表titleExample1.1SEISMIC.DATSEISMICINDUCEDROOFCOLLAPSE地震诱发拱顶坍塌;round0.01;defineoriginalboundaryofmodeledregion定义模型区域的原始边界block-25,-20-25,2025,2025,-20;generatejointpatternoverentireoriginalregion在整个原始区域生成节理形态jregionid1-25,-25-25,2525,2525,-25jset45,0200,00,05.0,0(0,0)rangejreg1jset-9,0200,00,05.0,0(0,0)rangejreg1;putinjointsneededforthelaterexcavation为了后面开挖而设置的节理crack-5.01,-2.515.01,-2.51crack-5.01,2.515.01,2.51crack-5,-2.5-5,2.5crack5,-2.55,2.5crack2.25,2.51.93,5.0;generatefdefzonesandassignjointproperties(mat=1&jmat=1;default)生成单元和设置节理参数generateedge9.0range-30,30-30,30propmat=1d=0.00300k=39060g=31780propjmat=1jkn=20000jks=20000propjmat=1jf=30.0;applyboundaryconditionsandinitialconditionsto在地应力下施加边界条件和初始条件;consolidatemodelunderfieldstressesboundstress=-24.0,0.0,-24.0ygrad=-0.30-0.3insitustress=-24.0,0.0,-24.0ygrad=-0.30-0.3boundyvel0.0range-26,26-21,-19grav0.0-10.0;trackthex-displacement,andy-displacementovertime追踪位移histsolvehistxdis=0,7ydis=0,7type1solverat1e-5;saveconsolidatedstatesaveseismic1.sav;makeexcavationdeleterange-5,5-2.5,2.5solverat1e-5;saveexcavatedstatesaveseismic2.sav;restseismic2.sav;applyseismicloadfromtop(peakvelocity=0.04m/sec);UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛—————————————————————————————————————UDECVersion4.0--10;setupnonreflectingboundaryboundmat=1boundxviscrange-26-23-2121boundxviscrange2326-2121boundxviscyviscrange-2626-21-19boundxviscyviscrange-26261921;applysinusoidalstresswaveboundstress00-1.25yhist=cos(100.0,0.0195)range-26261921;resettimehistdisprothistydis(-4.48,2.57)histydis(0,2.57)yvel(0,2.57)yvel(4,2.57)yvel(-4.48,2.57)histyvel(0,20)yvel(25,10)yvel(25,-10)yvel(0,-20)histyvel(-25,-10)yvel(-25,10)histsxx(25,10)sxx(25,-10)sxx(-25,-10)sxx(-25,10)histsyy(0,20);damp0.11.0mass;0.02sec.cyctime0.02saveseismic3.sav;restseismic2.sav;applyseismicloadfromtop(peakvelocity=0.4m/sec);setupnonreflectingboundaryboundmat=1boundxviscrange-26-23-2121boundxviscrange2326-2121boundxviscyviscrange-2626-21-19boundxviscyviscrange-26261921;applysinusoidalstresswaveboundstress00-12.5yhist=cos(100.0,0.0195)range-26261921resettimehistdisphistydis(-4.48,2.57)histydis(0,2.57)yvel(0,2.57)yvel(4,2.57)yvel(-4.48,2.57)histyvel(0,20)yvel(25,10)yvel(25,-10)yvel(0,-20)histyvel(-25,-10)yvel(-25,10)histsxx(25,10)sxx(25,-10)sxx(-25,-10)sxx(-25,10)histsyy(0,20);damp0.11.0masssaveseismov.sav;;0.02sec.UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛—————————————————————————————————————UDECVersion4.0--11cyctime0.02saveseismic4.sav;0.25sec.cyctime0.23saveseismic5.sav;0.50sec.cyctime0.25saveseismic6.sav;0.75seccyctime0.25saveseismic7.sav;restseismov.sav;makeamovieofthegroundfall;wind-1212-1212setovtol0.05plotblockvelmax2.0bluestressmax50movieonmoviefile=seismic.dcxmoviestep1000step400003隧道支护荷载TunnelSupportLoading3.1问题陈述本例模拟展示了UDEC在检查衬砌隧道方面的应用,着重强调了荷载在混凝土衬砌中的发展,本例也解释了模拟连续建造操作中独立阶段的模拟程序.隧道系统的理想几何体见图3.1.系统包含在海床下大约70m(中线)深度,中线间距12m的两个隧道,初始水位在隧道中线上方110m处.服务隧道直径5.24m,衬砌厚度37cm.主隧道直径8.22m,衬砌厚度46cm.服务隧道先于主隧道开挖和衬砌.随后设置主隧道衬砌,水位上升增加到100m.UDEC实例翻译与命令解析中铁隧道集团科研所——珠穆浪玛——————————————————————————————————