UDEC流固耦合-边坡渗流实例解析

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 20 jset 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 10000 prop mat 1 jkn 10000 jks 10000 jfric 45 0 prop 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 1 bound yvel 0 range 1 31 6 4 bound 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 10 hist unbal 求解和保存 solve rat 1e 5 save 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 6 1 bound pp 0 06 pygrad 0 01 range 21 23 6 6 右侧升高水位到 6m x 22 y 6 6 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 jdis prop mat 1 jfric 25 cyc 500 save 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 8 cyc 500 save 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 9 cyc 1000 save slfl