FLAC3D數(shù)值模擬在采礦工程的應(yīng)用FLAC3D數(shù)值模擬在采礦工程的應(yīng)用1主要內(nèi)容FLAC3D軟件簡介FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用2主要內(nèi)容FLAC3D軟件簡介2FLAC3D簡介美國Itasca（依泰斯卡）咨詢公司開發(fā)2D程序(1986)1990年代初引入中國有限差分法(FDM)DOS版→2.0→2.1→3.03FLAC3D簡介3FLAC3D簡介應(yīng)用：巖土力學(xué)/巖石力學(xué)分析，例礦體滑坡、煤礦開采沉陷預(yù)測、水利樞紐巖體穩(wěn)定性分析、采礦巷道穩(wěn)定性研究等巖土工程、采礦工程、水利工程、地質(zhì)工程特色：大應(yīng)變模擬完全動態(tài)運動方程使得FLAC3D在模擬物理上的不穩(wěn)定過程不存在數(shù)值上的障礙顯示求解具有較快的非線性求解速度4FLAC3D簡介應(yīng)用：41承受荷載能力與變形分析：用于邊坡穩(wěn)定和基礎(chǔ)設(shè)計2漸進破壞與坍塌反演：用于硬巖采礦和隧道設(shè)計3斷層構(gòu)造的影響研究：用于采礦設(shè)計4施加于地質(zhì)體錨索支護所提供的支護力研究：巖錨和土釘?shù)脑O(shè)計5排水和不排水加載條件下全飽和流體流動和孔隙壓力擴散研究：擋土墻結(jié)構(gòu)的地下水流動和土體固結(jié)研究6粘性材料的蠕變特性：用于碳酸鉀鹽礦設(shè)計7陡滑面地質(zhì)結(jié)構(gòu)的動態(tài)加載：用于地震工程和礦山巖爆研究8爆炸荷載和振動的動態(tài)響應(yīng)：用于隧道開挖和采礦活動9結(jié)構(gòu)的地震感應(yīng)：用于土壩設(shè)計10由于溫度誘發(fā)荷載所導(dǎo)致的變形和結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定：高輻射廢料地下埋藏的性能評價12大變形材料分析：用于研究糧倉谷物流動及井巷和礦洞中材料的總體流動FLAC3D簡介51承受荷載能力與變形分析：用于邊坡穩(wěn)定和基礎(chǔ)設(shè)計FLAC基本原理開始生成網(wǎng)格并調(diào)整網(wǎng)格的形狀；持續(xù)的運動和連續(xù)的物質(zhì)屬性；特定的邊界條件和初始條件。到達平衡狀態(tài)效果是否符合要求作如下改變：開挖模型的物質(zhì)屬性改變邊界條件實施求解效果是否符合要求參數(shù)是否調(diào)整結(jié)束網(wǎng)格確定問題的幾何尺寸；持續(xù)的運動和連續(xù)的物質(zhì)屬性決定了模型的擾動（如由于開挖引起的變形）形式；邊界條件和初始條件確定了模型的初始狀態(tài)（沒有引起擾動或變形的狀態(tài)）。建立FLAC計算模型，必須進行以下三個方面的工作：

1.有限差分網(wǎng)格

2.本構(gòu)特性與材料性質(zhì)

3.邊界條件與初始條件

完成上述工作后，可以獲得模型的初始平衡狀態(tài)，也就是模擬開挖前的原巖應(yīng)力狀態(tài)。然后，進行工程開挖或改變邊界條件來進行工程的響應(yīng)分析。

6基本原理開始生成網(wǎng)格并調(diào)整網(wǎng)格的形狀；到達平衡狀態(tài)效果是基本原理有限差分法Lagrangian網(wǎng)格空間混合離散技術(shù)Lagrangian格式動量平衡方程FLAC3D的求解過程FLAC3D的本構(gòu)模型7基本原理有限差分法7FLAC3D的求解過程平衡方程(動量方程)應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系(本構(gòu)模型)Gauss定律單元積分應(yīng)變率速度節(jié)點力新的應(yīng)力對所有的網(wǎng)格節(jié)點對所有單元8FLAC3D的求解過程平衡方程應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系Gauss定律單FLAC3D中的本構(gòu)模型開挖模型null3個彈性模型各向同性彈性橫觀各向同性彈性正交各向同性彈性8個塑性模型（Drucker-Prager模型、Morh-Coulomb模型、應(yīng)變硬化/軟化模型、遍布節(jié)理模型、雙線性應(yīng)變硬化/軟化遍布節(jié)理模型、修正劍橋模型和胡克布朗模型）9FLAC3D中的本構(gòu)模型開挖模型null9FLAC3D中的本構(gòu)模型10FLAC3D中的本構(gòu)模型10FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界區(qū)域（Zone）……有限差分劃分的帶在幾何上是最小的區(qū)域，在在這個區(qū)域里的每一個現(xiàn)象的變化，如應(yīng)力應(yīng)變都可以估計出，。各種形狀的多面體（立方體、楔形、錐體、四面體等）可用來構(gòu)造模型并可用plot顯示出來。每一個多面體可能有一套或兩套表層設(shè)置，這由5個四面體組成。默認的情況下，兩個表層設(shè)置用在對計算精度要求高的情況下，區(qū)域的另外一種叫法是要素。柵格點（GridPoint）……柵格點是有限差分單元的角點。一個多面體可能有5個、6個、7個或8個網(wǎng)格點，主要取決于多面體的形狀。給定每個節(jié)點的x，y和z值這樣就具體確定了有限差分單元，。其他叫法有：節(jié)點，交點。有限差分柵格（FiniteDifferenceGrid）……有限差分網(wǎng)格是研究區(qū)域中一個或多個通過物理邊界連接的有限差分單元的集合。另一個叫法是網(wǎng)格，有限差分網(wǎng)格也可以標識出模型中每個狀態(tài)的存儲位置，F(xiàn)LAC3D所生成的矢量都保存在節(jié)點上（如：受力、速度、位移）。標量和張量保存在單元的中心（如應(yīng)力、材料屬性）。11FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界模型邊界（ModelBoundary）……即有限差分網(wǎng)格的外圍，內(nèi)部邊界也同樣是模型邊界（如網(wǎng)格中的空洞）。邊界條件（BoundaryCondition）……即模型邊界的約束條件或控制條件的給定（如：限制位移、滲透條件、絕熱條件）。初始條件（InitialConditions）……即在對模型加載或開挖等作用前的各種參數(shù)狀態(tài)。基本模型（ConstitutiveModel)……基本模型（材料模型）即規(guī)定了FLAC3D模型中某一區(qū)域的變形或強度效應(yīng)，可用大量基本模型去近視地質(zhì)材料，可以單獨定義FLAC3D模型中的基本模型和材料模型?？諉卧∟ullZone）……空單元表示此區(qū)域為空（就象沒有材料一樣）。次級網(wǎng)格（SUB-GRID）……有限差分網(wǎng)格可由次級網(wǎng)格組成，它可用來在模型中創(chuàng)建不同形狀的區(qū)域，次級網(wǎng)格是分別生成，可進行合并和連接。12FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界附屬接觸面ATTACHEDFACES……附屬柵格面是由被劃分的次級柵格組成的網(wǎng)格接觸或合并的面柵格面，接觸面必須是共面或接觸，每個面的節(jié)點不一定一樣，不同總密度的次級網(wǎng)格可以接觸。接觸面INTERFACE------即次級網(wǎng)格在計算過程中可以分開（滑動，開裂）的兩部分之間的面，可表示不連續(xù)的物理特征，如，斷層，節(jié)理面或材料性質(zhì)突變的臨界面。范圍INTERFACE------范圍是對FLAC3D模型空間值的一個描述，可給定一個命令的作用范圍，即使模型發(fā)生運動---不影響模型中的區(qū)域和節(jié)點位置，一個范圍或范圍確定的單元也不發(fā)生改變。范圍或范圍內(nèi)的單元所包含的區(qū)域，也可以用一個單元的ID號來表示，它與區(qū)域，節(jié)點，或結(jié)構(gòu)單元密切聯(lián)系。集合GROUP-----在FLAC3D模型中他們有共同的名稱，由于限定具體命令的對象，如model命令對某一集合設(shè)置為某種材料，任何命令加于集合名稱也就相當于作用于這一集合的所有區(qū)域。13FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界ID號碼IDNUMBER-----FLAC3D模型中的單元以ID號加以區(qū)分，下面的單元有ID號；內(nèi)部面、節(jié)點、區(qū)域、體積、歷史、表格、顯示項和結(jié)構(gòu)單元的全部內(nèi)容。這幫助用戶確定模型中的單元，可用porint命令獲得ID號，用戶可給內(nèi)部面、結(jié)構(gòu)單元、歷史等賦ID號。實體結(jié)構(gòu)單元同樣也有CID號，系統(tǒng)給每一個網(wǎng)格，單元都創(chuàng)建了一個CID號，這與梁，柱等不一樣。結(jié)構(gòu)單元STRUCTURALELEMENT------在FLAC3D中有兩種結(jié)構(gòu)單元。二結(jié)點，線性單元表示梁，柱作用。三結(jié)點，三角平面單元表示面狀，結(jié)構(gòu)單元用來模擬土體或巖體中結(jié)構(gòu)支護的相互作用。非線性材料作用可用單元表示。每一結(jié)構(gòu)單元實體（梁，柱，面體）包括三個內(nèi)容：結(jié)點、單個單元（也叫sels）和網(wǎng)格連線，這些內(nèi)容的不同可區(qū)別出梁、樁、面體的作用。步STEP------因為在FLAC3D是具體代碼，問題的計算須分步進行，隨步長的增加，現(xiàn)象的有關(guān)信息在研究區(qū)域傳遞。對于靜態(tài)分析，需要給一個具體的步，讓其達到平衡狀態(tài)，典型的問題計算在2000-4000步之間，其他叫法有時間步，循環(huán)次。14FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界靜態(tài)解答STATICSOLUTION-----如果模型中動量變化率小于了某一可忽略的值，就認為靜態(tài)或類靜態(tài)出現(xiàn)了，這通過限定運動方程實現(xiàn)，靜態(tài)就是模型達到應(yīng)力平衡，或流體材料受外力后從不穩(wěn)定到穩(wěn)定。這種分析方法在FLAC3D中是默認的分析方法，機械的靜態(tài)分析也可與地下水滲透或熱傳遞問題結(jié)合（通過特定設(shè)置后，動態(tài)問題可由帶約束的靜態(tài)分析代替）。非平衡力UNBALANCEDFORCE-------非平衡力標征靜態(tài)分析達到機械平衡（或塑性變形前），嚴格的說平衡時每個節(jié)點上的應(yīng)力矢量都為0。最大應(yīng)力會自動被監(jiān)測，當擊活step或solve命令時，其值會顯示在屏幕上。最大網(wǎng)格力也叫非平衡力或抗平衡力，非平衡力在數(shù)值上永遠也不能達到0，當最大非平衡力相對加載的力很小時，我們就認為模型達到了平衡狀態(tài)，如果非平衡力一直保持某一非0值，這就說明模型中可能發(fā)生了破壞或塑性變形。15FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界動態(tài)解答DYNAMICSOLUTION------在動態(tài)分析中，求解所有動態(tài)方程，動量的產(chǎn)生和消耗都將產(chǎn)生直接影響，在高頻率發(fā)生或持續(xù)時間很短的過程中用到，如地震或爆炸。動態(tài)計算是FLAC3D的一個可選模塊。大應(yīng)變/小應(yīng)變LARGESTRAIN/SMALLSTRAIN--------FLAC3D默認的都是小應(yīng)變，也就是說，即使計算出來的位移相對通常區(qū)域尺寸很大，節(jié)點也不發(fā)生相應(yīng)位移。大應(yīng)變中，節(jié)點根據(jù)每一步計算出的位移量發(fā)生位移。幾何非線性只有用大應(yīng)變才能實現(xiàn)。16FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理命令驅(qū)動(推薦)程序控制圖形界面接口計算模型輸出指定本構(gòu)模型及參數(shù)指定初始條件及邊界條件，指定結(jié)構(gòu)單元指定接觸面指定自定義變量及函數(shù)(FISH)求解過程的變量跟蹤進行求解模型輸出17FLAC3D的前后處理命令驅(qū)動(推薦)17前后處理功能的優(yōu)點多種zone類型后處理快捷、方便、豐富計算過程中的hist變量動態(tài)顯示計算暫停時的后處理與可保存18前后處理功能的優(yōu)點多種zone類型18前后處理功能的缺點復(fù)雜模型的建模功能不強可以編程導(dǎo)入其他軟件形成的網(wǎng)格(比如：Ansys、Adina、GeoCAD)全命令操作，學(xué)習(xí)困難19前后處理功能的缺點復(fù)雜模型的建模功能不強19FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用

1、FLAC3D進行數(shù)值分析的步驟

在進行巖土力學(xué)分析的時候，遇到的地質(zhì)條件是相當復(fù)雜的，怎樣從繁多的條件中找出我們需要的數(shù)據(jù)進行簡化并且與數(shù)值模擬軟件相結(jié)合分析各種現(xiàn)象是進行數(shù)值分析的難點。因此在進行數(shù)值分析時需要掌握一定的技巧與步驟：（1）明確數(shù)值模擬的目的；（2）建立并運行簡單的理想化模型；（3）根據(jù)模擬目的搜集具體問題的數(shù)據(jù)；（4）加載數(shù)據(jù)后運行詳細的模型；（5）在詳細模型中設(shè)置監(jiān)測點并解釋所分析的問題。20FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用

1、FLAC3D進行FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用2、實例分析2.1模型的建立本次模擬的地質(zhì)條件是：某礦，平均采深300m，近水平巖層，開采厚度5m，底板厚度25m，松散層厚度200m，巖層的力學(xué)性質(zhì)見下表1。其三維FLAC模型如圖2所示。21FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用2、實例分析21FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用22FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用22FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用

由于在FLAC3D中，使用的巖體參數(shù)是體積模量K和剪切模量G。所以我們需要把彈性模量E和泊松比μ轉(zhuǎn)化成體積模量K和剪切模量G，它們的轉(zhuǎn)化公式為：K=E/3(1-2μ)G=E/2(1+μ)23FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用K=E/3(1-FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用24FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用24FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用2.2本構(gòu)模型的選取在進行模擬時，采用摩爾-庫侖（Mohr-Coulomb）強度準則來判斷礦體與頂?shù)装宓钠茐臋C理。該準則基本的內(nèi)涵為：巖石的剪切破壞是由巖石破裂面產(chǎn)生的破壞剪應(yīng)力受到巖石材料的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦力的抵抗，當破裂面上的破壞剪應(yīng)力大于巖石的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦力時，即Fs>0時，材料發(fā)生剪切破壞[4]：25FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用2.2本構(gòu)模型的選取在FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用2.3邊界條件的確立

模型的上覆巖層視為連續(xù)介質(zhì)，在分析過程中不考慮構(gòu)造應(yīng)力對原巖應(yīng)力的影響，僅考慮巖體自重引起的應(yīng)力，即模型處于靜應(yīng)力狀態(tài)。其邊界條件如下：①模型的兩側(cè)和前后限制水平方向的位移，即：u=0；②模型的底部限制水平和豎直方向的位移，即：u=0，v=0；③模型頂部設(shè)為自由邊界。26FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用2.3邊界條件的確立22.4確定監(jiān)測點位置在模型的走向主斷面上設(shè)置監(jiān)測點，點間距離根據(jù)下表進行選擇：FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用

在本文中模擬的地質(zhì)條件的采深為300m，選取的點間距為20m，所以在地表移動盆地主斷面上每20m設(shè)置一個測點，記錄其移動值，并對其由左到右依次編號。272.4確定監(jiān)測點位置FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用2.5模擬結(jié)果及分析

我們把模型中監(jiān)測到的走向方向上各點的下沉、斜、曲率、水平移動、水平變形值以圖表的形式給出，如圖3~圖7：28FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用2.5模擬結(jié)果及分析2FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用

從下沉等值線圖中可以看出在此模擬的條件下還未達到充分采動，下沉曲線呈倒置的拋物線形，16號監(jiān)測點位于拋物線的頂點處，在此處i（x）、U（x）為零，K（x）出現(xiàn)一個極大值、ε（x）也出現(xiàn)一個反方向的極大值。而在實際生活中對地表建筑物或構(gòu)筑物危害最大的往往是i（x）、K（x）、ε（x）這三個值的大小，根據(jù)《“三下”規(guī)程》中對建筑物臨界變形值的要求[6]：i≤3mm/m，K≤0.2mm/m2，ε≤2mm/m。從圖中可以看出在這種開采條件下，傾斜值在拐點附近是超限的，而曲率值均處于正常值，水平移動值在盆地中心區(qū)是超限的。因此在礦體開采之前應(yīng)根據(jù)地表建筑物的具體情況采取建筑物加固或者改變采礦方法使地表受到的破壞最小化。29FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用從謝謝?。?！請大家多多批評指教?。?！3030FLAC3D數(shù)值模擬在采礦工程的應(yīng)用FLAC3D數(shù)值模擬在采礦工程的應(yīng)用31主要內(nèi)容FLAC3D軟件簡介FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用32主要內(nèi)容FLAC3D軟件簡介2FLAC3D簡介美國Itasca（依泰斯卡）咨詢公司開發(fā)2D程序(1986)1990年代初引入中國有限差分法(FDM)DOS版→2.0→2.1→3.033FLAC3D簡介3FLAC3D簡介應(yīng)用：巖土力學(xué)/巖石力學(xué)分析，例礦體滑坡、煤礦開采沉陷預(yù)測、水利樞紐巖體穩(wěn)定性分析、采礦巷道穩(wěn)定性研究等巖土工程、采礦工程、水利工程、地質(zhì)工程特色：大應(yīng)變模擬完全動態(tài)運動方程使得FLAC3D在模擬物理上的不穩(wěn)定過程不存在數(shù)值上的障礙顯示求解具有較快的非線性求解速度34FLAC3D簡介應(yīng)用：41承受荷載能力與變形分析：用于邊坡穩(wěn)定和基礎(chǔ)設(shè)計2漸進破壞與坍塌反演：用于硬巖采礦和隧道設(shè)計3斷層構(gòu)造的影響研究：用于采礦設(shè)計4施加于地質(zhì)體錨索支護所提供的支護力研究：巖錨和土釘?shù)脑O(shè)計5排水和不排水加載條件下全飽和流體流動和孔隙壓力擴散研究：擋土墻結(jié)構(gòu)的地下水流動和土體固結(jié)研究6粘性材料的蠕變特性：用于碳酸鉀鹽礦設(shè)計7陡滑面地質(zhì)結(jié)構(gòu)的動態(tài)加載：用于地震工程和礦山巖爆研究8爆炸荷載和振動的動態(tài)響應(yīng)：用于隧道開挖和采礦活動9結(jié)構(gòu)的地震感應(yīng)：用于土壩設(shè)計10由于溫度誘發(fā)荷載所導(dǎo)致的變形和結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定：高輻射廢料地下埋藏的性能評價12大變形材料分析：用于研究糧倉谷物流動及井巷和礦洞中材料的總體流動FLAC3D簡介351承受荷載能力與變形分析：用于邊坡穩(wěn)定和基礎(chǔ)設(shè)計FLAC基本原理開始生成網(wǎng)格并調(diào)整網(wǎng)格的形狀；持續(xù)的運動和連續(xù)的物質(zhì)屬性；特定的邊界條件和初始條件。到達平衡狀態(tài)效果是否符合要求作如下改變：開挖模型的物質(zhì)屬性改變邊界條件實施求解效果是否符合要求參數(shù)是否調(diào)整結(jié)束網(wǎng)格確定問題的幾何尺寸；持續(xù)的運動和連續(xù)的物質(zhì)屬性決定了模型的擾動（如由于開挖引起的變形）形式；邊界條件和初始條件確定了模型的初始狀態(tài)（沒有引起擾動或變形的狀態(tài)）。建立FLAC計算模型，必須進行以下三個方面的工作：

1.有限差分網(wǎng)格

2.本構(gòu)特性與材料性質(zhì)

3.邊界條件與初始條件

完成上述工作后，可以獲得模型的初始平衡狀態(tài)，也就是模擬開挖前的原巖應(yīng)力狀態(tài)。然后，進行工程開挖或改變邊界條件來進行工程的響應(yīng)分析。

36基本原理開始生成網(wǎng)格并調(diào)整網(wǎng)格的形狀；到達平衡狀態(tài)效果是基本原理有限差分法Lagrangian網(wǎng)格空間混合離散技術(shù)Lagrangian格式動量平衡方程FLAC3D的求解過程FLAC3D的本構(gòu)模型37基本原理有限差分法7FLAC3D的求解過程平衡方程(動量方程)應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系(本構(gòu)模型)Gauss定律單元積分應(yīng)變率速度節(jié)點力新的應(yīng)力對所有的網(wǎng)格節(jié)點對所有單元38FLAC3D的求解過程平衡方程應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系Gauss定律單FLAC3D中的本構(gòu)模型開挖模型null3個彈性模型各向同性彈性橫觀各向同性彈性正交各向同性彈性8個塑性模型（Drucker-Prager模型、Morh-Coulomb模型、應(yīng)變硬化/軟化模型、遍布節(jié)理模型、雙線性應(yīng)變硬化/軟化遍布節(jié)理模型、修正劍橋模型和胡克布朗模型）39FLAC3D中的本構(gòu)模型開挖模型null9FLAC3D中的本構(gòu)模型40FLAC3D中的本構(gòu)模型10FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界區(qū)域（Zone）……有限差分劃分的帶在幾何上是最小的區(qū)域，在在這個區(qū)域里的每一個現(xiàn)象的變化，如應(yīng)力應(yīng)變都可以估計出，。各種形狀的多面體（立方體、楔形、錐體、四面體等）可用來構(gòu)造模型并可用plot顯示出來。每一個多面體可能有一套或兩套表層設(shè)置，這由5個四面體組成。默認的情況下，兩個表層設(shè)置用在對計算精度要求高的情況下，區(qū)域的另外一種叫法是要素。柵格點（GridPoint）……柵格點是有限差分單元的角點。一個多面體可能有5個、6個、7個或8個網(wǎng)格點，主要取決于多面體的形狀。給定每個節(jié)點的x，y和z值這樣就具體確定了有限差分單元，。其他叫法有：節(jié)點，交點。有限差分柵格（FiniteDifferenceGrid）……有限差分網(wǎng)格是研究區(qū)域中一個或多個通過物理邊界連接的有限差分單元的集合。另一個叫法是網(wǎng)格，有限差分網(wǎng)格也可以標識出模型中每個狀態(tài)的存儲位置，F(xiàn)LAC3D所生成的矢量都保存在節(jié)點上（如：受力、速度、位移）。標量和張量保存在單元的中心（如應(yīng)力、材料屬性）。41FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界模型邊界（ModelBoundary）……即有限差分網(wǎng)格的外圍，內(nèi)部邊界也同樣是模型邊界（如網(wǎng)格中的空洞）。邊界條件（BoundaryCondition）……即模型邊界的約束條件或控制條件的給定（如：限制位移、滲透條件、絕熱條件）。初始條件（InitialConditions）……即在對模型加載或開挖等作用前的各種參數(shù)狀態(tài)?；灸Ｐ停–onstitutiveModel)……基本模型（材料模型）即規(guī)定了FLAC3D模型中某一區(qū)域的變形或強度效應(yīng)，可用大量基本模型去近視地質(zhì)材料，可以單獨定義FLAC3D模型中的基本模型和材料模型。空單元（NullZone）……空單元表示此區(qū)域為空（就象沒有材料一樣）。次級網(wǎng)格（SUB-GRID）……有限差分網(wǎng)格可由次級網(wǎng)格組成，它可用來在模型中創(chuàng)建不同形狀的區(qū)域，次級網(wǎng)格是分別生成，可進行合并和連接。42FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界附屬接觸面ATTACHEDFACES……附屬柵格面是由被劃分的次級柵格組成的網(wǎng)格接觸或合并的面柵格面，接觸面必須是共面或接觸，每個面的節(jié)點不一定一樣，不同總密度的次級網(wǎng)格可以接觸。接觸面INTERFACE------即次級網(wǎng)格在計算過程中可以分開（滑動，開裂）的兩部分之間的面，可表示不連續(xù)的物理特征，如，斷層，節(jié)理面或材料性質(zhì)突變的臨界面。范圍INTERFACE------范圍是對FLAC3D模型空間值的一個描述，可給定一個命令的作用范圍，即使模型發(fā)生運動---不影響模型中的區(qū)域和節(jié)點位置，一個范圍或范圍確定的單元也不發(fā)生改變。范圍或范圍內(nèi)的單元所包含的區(qū)域，也可以用一個單元的ID號來表示，它與區(qū)域，節(jié)點，或結(jié)構(gòu)單元密切聯(lián)系。集合GROUP-----在FLAC3D模型中他們有共同的名稱，由于限定具體命令的對象，如model命令對某一集合設(shè)置為某種材料，任何命令加于集合名稱也就相當于作用于這一集合的所有區(qū)域。43FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界ID號碼IDNUMBER-----FLAC3D模型中的單元以ID號加以區(qū)分，下面的單元有ID號；內(nèi)部面、節(jié)點、區(qū)域、體積、歷史、表格、顯示項和結(jié)構(gòu)單元的全部內(nèi)容。這幫助用戶確定模型中的單元，可用porint命令獲得ID號，用戶可給內(nèi)部面、結(jié)構(gòu)單元、歷史等賦ID號。實體結(jié)構(gòu)單元同樣也有CID號，系統(tǒng)給每一個網(wǎng)格，單元都創(chuàng)建了一個CID號，這與梁，柱等不一樣。結(jié)構(gòu)單元STRUCTURALELEMENT------在FLAC3D中有兩種結(jié)構(gòu)單元。二結(jié)點，線性單元表示梁，柱作用。三結(jié)點，三角平面單元表示面狀，結(jié)構(gòu)單元用來模擬土體或巖體中結(jié)構(gòu)支護的相互作用。非線性材料作用可用單元表示。每一結(jié)構(gòu)單元實體（梁，柱，面體）包括三個內(nèi)容：結(jié)點、單個單元（也叫sels）和網(wǎng)格連線，這些內(nèi)容的不同可區(qū)別出梁、樁、面體的作用。步STEP------因為在FLAC3D是具體代碼，問題的計算須分步進行，隨步長的增加，現(xiàn)象的有關(guān)信息在研究區(qū)域傳遞。對于靜態(tài)分析，需要給一個具體的步，讓其達到平衡狀態(tài)，典型的問題計算在2000-4000步之間，其他叫法有時間步，循環(huán)次。44FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界靜態(tài)解答STATICSOLUTION-----如果模型中動量變化率小于了某一可忽略的值，就認為靜態(tài)或類靜態(tài)出現(xiàn)了，這通過限定運動方程實現(xiàn)，靜態(tài)就是模型達到應(yīng)力平衡，或流體材料受外力后從不穩(wěn)定到穩(wěn)定。這種分析方法在FLAC3D中是默認的分析方法，機械的靜態(tài)分析也可與地下水滲透或熱傳遞問題結(jié)合（通過特定設(shè)置后，動態(tài)問題可由帶約束的靜態(tài)分析代替）。非平衡力UNBALANCEDFORCE-------非平衡力標征靜態(tài)分析達到機械平衡（或塑性變形前），嚴格的說平衡時每個節(jié)點上的應(yīng)力矢量都為0。最大應(yīng)力會自動被監(jiān)測，當擊活step或solve命令時，其值會顯示在屏幕上。最大網(wǎng)格力也叫非平衡力或抗平衡力，非平衡力在數(shù)值上永遠也不能達到0，當最大非平衡力相對加載的力很小時，我們就認為模型達到了平衡狀態(tài)，如果非平衡力一直保持某一非0值，這就說明模型中可能發(fā)生了破壞或塑性變形。45FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點格網(wǎng)區(qū)域水平邊界壓力滾動底端邊界內(nèi)部開挖邊界動態(tài)解答DYNAMICSOLUTION------在動態(tài)分析中，求解所有動態(tài)方程，動量的產(chǎn)生和消耗都將產(chǎn)生直接影響，在高頻率發(fā)生或持續(xù)時間很短的過程中用到，如地震或爆炸。動態(tài)計算是FLAC3D的一個可選模塊。大應(yīng)變/小應(yīng)變LARGESTRAIN/SMALLSTRAIN--------FLAC3D默認的都是小應(yīng)變，也就是說，即使計算出來的位移相對通常區(qū)域尺寸很大，節(jié)點也不發(fā)生相應(yīng)位移。大應(yīng)變中，節(jié)點根據(jù)每一步計算出的位移量發(fā)生位移。幾何非線性只有用大應(yīng)變才能實現(xiàn)。46FLAC3D的前后處理術(shù)語水平邊界壓力結(jié)構(gòu)線模型邊界格網(wǎng)點FLAC3D的前后處理命令驅(qū)動(推薦)程序控制圖形界面接口計算模型輸出指定本構(gòu)模型及參數(shù)指定初始條件及邊界條件，指定結(jié)構(gòu)單元指定接觸面指定自定義變量及函數(shù)(FISH)求解過程的變量跟蹤進行求解模型輸出47FLAC3D的前后處理命令驅(qū)動(推薦)17前后處理功能的優(yōu)點多種zone類型后處理快捷、方便、豐富計算過程中的hist變量動態(tài)顯示計算暫停時的后處理與可保存48前后處理功能的優(yōu)點多種zone類型18前后處理功能的缺點復(fù)雜模型的建模功能不強可以編程導(dǎo)入其他軟件形成的網(wǎng)格(比如：Ansys、Adina、GeoCAD)全命令操作，學(xué)習(xí)困難49前后處理功能的缺點復(fù)雜模型的建模功能不強19FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用

1、FLAC3D進行數(shù)值分析的步驟

在進行巖土力學(xué)分析的時候，遇到的地質(zhì)條件是相當復(fù)雜的，怎樣從繁多的條件中找出我們需要的數(shù)據(jù)進行簡化并且與數(shù)值模擬軟件相結(jié)合分析各種現(xiàn)象是進行數(shù)值分析的難點。因此在進行數(shù)值分析時需要掌握一定的技巧與步驟：（1）明確數(shù)值模擬的目的；（2）建立并運行簡單的理想化模型；（3）根據(jù)模擬目的搜集具體問題的數(shù)據(jù)；（4）加載數(shù)據(jù)后運行詳細的模型；（5）在詳細模型中設(shè)置監(jiān)測點并解釋所分析的問題。50FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用

1、FLAC3D進行FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用2、實例分析2.1模型的建立本次模擬的地質(zhì)條件是：某礦，平均采深300m，近水平巖層，開采厚度5m，底板厚度25m，松散層厚度200m，巖層的力學(xué)性質(zhì)見下表1。其三維FLAC模型如圖2所示。51FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用2、實例分析21FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用52FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用22FLAC3D數(shù)值模擬在巖土工程的應(yīng)用

由于在FLAC3D中，使用的巖體參數(shù)是體積模量K