UDEC流固耦合-边坡渗流实例解析.doc

精品文档UDEC流固耦合-边坡渗流实例解析岩体节理边坡的稳定性受边坡后面水位所影响。本例中，水位阶段升高直到边坡失稳，当节理内的流体压力增加（节理内的有效正应力降低）以至于边坡面节理的抗剪强度达到极限时，边坡产生破坏。包含规则节理边坡的几何模型见图8.1。水位在坡址按四个阶段逐渐升高，四个阶段的水位高程分别是6m、8m、9m和10m。在每一阶段均进行一个稳定流体的分析。图8.1节理边坡渗流问题的几何体假定下面的材料参数为节理边坡的岩体参数。8.2 UDEC分析UDEC分析模型见图8.2, 本问题通过设置SET flow steady命令进行稳定流模拟,水位的上升采用BOUND pp pygrad命令改变每个阶段的流体压力梯度来实现.数据文件见8.3节.首先,边坡在重力荷载下达到平衡,然后在右侧的水位上升到坡址上高度6m处;左侧的水位保持在坡址的水平上,在这个流体压力条件下,边坡是稳定的.此条件下的稳定流态见图8.3.接下来,右侧的水位上升到8m,8m水位高度条件下稳定流态见图8.4.系统再次达到平衡.然后水位上升至9m.流体状态见图9.5,边坡仍旧保持稳定.最后,水位达到边坡的顶部,此条件下的流态见图8.6.在10m水位时,边坡滑动,见图8.7的岩石楔形体.注意.本问题采用了命令SET delc off进行设置,它将阻止接触后面破坏的岩石楔形体被删除,否则,与这些接触相关的区域将变成外部区域,并且流体压力将会消失. 当楔形体产生大位移时.这将很难确定实际的流体压力.保守的估计是假定流体压力没有消.Example 8.1 SLOPEFLO.DAT; =; - fluid flow test run -; - slope : 10 m high -; - 2 joint sets : 20 and 80 deg.; friction = 30 deg.; - r.h.s. water level : 6 m - no failure -;8m;9m; 10 m - failure -; =;round 0.05;设置倒圆角数值set delc off;设置破坏体不被删除;block 0,-5 0,0 5,0 11,10 22,10 22,-5;定义问题几何体的外轮廓;节理切割块体jset 20,0 100,0 0,0 2,0 (5,1);倾角20jset 80,0 100,0 0,0 3,0 (5,0);倾角80;del area 0.1;删除面积小于0.1的块体;plot block;显示块体gen auto 10;生成变长10的三角形单元;plot block zones;显示单元划分网格;参数设置prop mat=1 dens=0.0025 k=16667 g=10000prop mat=1 jkn=10000 jks=10000 jfric=45.0prop mat=1 jperm=1.0e8 azero=0.0005 ares=0.0002;change jmat=1 jcons=2;初始应力条件insitu str -0.125 0 -0.25 ygrad 0.0125 0 0.025;边界条件bound xvel=0 range -1,1 -6 1bound yvel=0 range -1,31 -6 -4bound xvel=0 range 21,23 -6 11;设置重力加速度grav 0 -10;记录时步和点的位移、不平衡力hist n=100 xdis 11,10 ydis 11,10hist unbal;求解和保存solve rat 1e-5save slfl1.sav;查看计算结果;plot block dis yel;plot hist 1;plot hist 2; -; flow - r.h.s. water at y=6m; - no failure -; -fluid dens 0.001;流体密度bound imperm range -1,31 -6 -4;不可渗透边界bound pygrad -0.01 range -1,1 -6 1;左侧水位0,x=0,y=-61bound pp=0.06 pygrad -0.01 range 21,23 -6 6; 右侧升高水位到6m,x=22,y=-66;set flow steady;设置稳定流;hist xdis 5.92 1.54 ydis 5.92 1.54;记录点位移reset displ jdisprop mat=1 jfric=25cyc 500save slfl2.sav;计算结果显示;plot bl vf yel显示流体矢量-黄色;plot bl dis yel显示块体位移;plot bl pp yel显示节理孔隙水压力; -; flow - r.h.s. water raised to y=8m; - some slip, but no block failure -; -bound pp=0.08 pygrad -0.01 range 21,23 -6 8cyc 500save slfl3.sav;plot bl vf yel流体矢量-黄色;plot bl pp red dis yel同时显示孔隙水压力(红色)和位移(黄色);plot bl sh yel显示节理剪切位移数量; -; flow - r.h.s. water raised to y=9m; - no failure -; -bound pp=0.09 pygrad -0.01 range 21,23 -6 9cyc 1000save slfl4.sav; -; flow - r.h.s. water raised to y=10m; - failure -; -boun