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FLAC 3D数值模拟在采矿工程的应用主要内容? FLAC3D 软件简介? FLAC 3D数值模拟在岩土工程的应用 FLAC 3D简介?美国 Itasca (依泰斯卡)咨询公司开发 2D 程序(1986) ? 1990 年代初引入中国?有限差分法( FDM ) ? DOS 版→ → → FLAC 3D简介?应用: ?岩土力学/岩石力学分析,例矿体滑坡、煤矿开采沉陷预测、水利枢纽岩体稳定性分析、采矿巷道稳定性研究等?岩土工程、采矿工程、水利工程、地质工程?特色: ?大应变模拟?完全动态运动方程使得 FLAC 3D在模拟物理上的不稳定过程不存在数值上的障碍?显示求解具有较快的非线性求解速度 1 承受荷载能力与变形分析:用于边坡稳定和基础设计 2 渐进破坏与坍塌反演:用于硬岩采矿和隧道设计 3 断层构造的影响研究:用于采矿设计 4 施加于地质体锚索支护所提供的支护力研究:岩锚和土钉的设计 5 排水和不排水加载条件下全饱和流体流动和孔隙压力扩散研究:挡土墙结构的地下水流动和土体固结研究 6 粘性材料的蠕变特性:用于碳酸钾盐矿设计 7 陡滑面地质结构的动态加载:用于地震工程和矿山岩爆研究 8 爆炸荷载和振动的动态响应:用于隧道开挖和采矿活动 9 结构的地震感应:用于土坝设计 10 由于温度诱发荷载所导致的变形和结构的不稳定:高辐射废料地下埋藏的性能评价 12 大变形材料分析:用于研究粮仓谷物流动及井巷和矿洞中材料的总体流动 FLAC3D 简介基本原理开开始始生成网格并调整网格的形状; 生成网格并调整网格的形状; 持续的运动和连续的物质属性; 持续的运动和连续的物质属性; 特定的边界条件和初始条件。特定的边界条件和初始条件。到达平衡状态到达平衡状态效果是否符合要求效果是否符合要求作如下改变: 作如下改变: 开挖模型的物质属性开挖模型的物质属性改变边界条件改变边界条件实施求解实施求解效果是否符合要求效果是否符合要求参数是否调整参数是否调整结 束结 束网格确定问题的几何尺寸;持续的运动和连续的物质属性决定了模型的扰动(如由于开挖引起的变形)形式;边界条件和初始条件确定了模型的初始状态(没有引起扰动或变形的状态)。建立 FLAC 计算模型,必须进行以下三个方面的工作: 1. 有限差分网格 2. 本构特性与材料性质 3. 边界条件与初始条件完成上述工作后,可以获得模型的初始平衡状态,也就是模拟开挖前的原岩应力状态。然后,进行工程开挖或改变边界条件来进行工程的响应分析。基本原理?有限差分法? Lagrangian 网格?空间混合离散技术? Lagrangian 格式动量平衡方程? FLAC 3D的求解过程? FLAC 3D的本构模型 FLAC 3D的求解过程平衡方程(动量方程)应力—应变关系(本构模型) Gauss 定律单元积分应变率速度节点力新的应力对所有的网格节点对所有单元 FLAC 3D中的本构模型?开挖模型 null ?3个弹性模型?各向同性弹性?横观各向同性弹性?正交各向同性弹性?8个塑性模型( Drucker-Prager 模型、 Morh- Coulomb 模型、应变硬化/软化模型、遍布节理模型、双线性应变硬化/软化遍布节理模型、修正剑桥模型和胡克布朗模型) FLAC 3D中的本构模型