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new gen zone brick p0 0 0 -50 p1 27.5 0 -50 p2 0 5 -50 p3 0 0 -10 size 8 1 10 group clay gen zone brick p0 27.5 0 -50 p1 100 0 -50 p2 27.5 5 -50 p3 27.5 0 -10 ratio 1.1 1 1 size 12 1 10 group clay gen zone brick p0 0 0 -10 p1 27.5 0 -10 p2 0 5 -10 p3 0 0 0 ratio 1 1 0.8 size 8 1 4 group soil gen zone brick p0 27.5 0 -10 p1 100 0 -10 p2 27.5 5 -10 p3 27.5 0 0 ratio 1.1 1 0.8 size 12 1 4 group soil gen zone brick p0 0 0 0 p1 27.5 0 0 p2 0 5 0 p3 0 0 5 p4 27.5 5 0 & p5 0 5 5 p6 20 0 5 p7 20 5 5 size 8 1 5 group dam
Contour of SXX
Magfac = 0.000e+000 Gradient Calculation -2.1538e+004 to -2.0000e+004 -2.0000e+004 to -1.7500e+004 -1.7500e+004 to -1.5000e+004 -1.5000e+004 to -1.2500e+004 -1.2500e+004 to -1.0000e+004 -1.0000e+004 to -7.5000e+003 -7.5000e+003 to -5.0000e+003 -5.0000e+003 to -2.5000e+003 -2.5000e+003 to 0.0000e+000 0.0000e+000 to 5.4187e-001 Interval = 2.5e+003
Itasca Consulting Group, Inc. Minneapolis, MN USA
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从地应力场的应力云图。从图中可以看出，模型 底部σzz=40kPa，σxx=σyy=21.54kPa，这与采用公式 σzz=ρyz (z为土层深度)、σxx=σyy =kσzz的计算结果基 本一致。 此法常用于浅埋工程和地表工程数值模拟时的初 始地应力场生成，因此类工程的初始地应力场主要 是由岩、土体在自重作用下产生的。此外，由于是 弹性求解，在体系达到平衡时，岩、土体中并未有 产生屈服的区域。
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4.1.2 更改强度参数的弹塑性求解
该方法是指求解过程中始终采用塑性模型， 但为防止在计算过程中出现屈服区域，将粘聚 力和抗拉强度设为大值，计算至平衡后，再将 粘聚力和抗拉强度改为分析所采用的值计算至 最终平衡状态。 例4-2叙述的是采用该方法生成一个简单模 型初始地应力场的过程。计算条件中，除采用 例4-1所列参数外，增加表4-2所列土体强度参 数。
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注:粘聚力与抗拉强度栏中，括号内值为更改参数前求解的设定值 n gen zon bri size 1 1 2 model mohr prop bulk 3e7 shear 1e7 c 1e10 f 15 tension 1e10 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 set grav 0 0 -10 solve prop bulk 3e7 shear 1e7 c 1e3 f 15 ten 0 solve plo con sz
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n gen zone brick size 1 1 2 model mohr prop bulk 3e7 shear 1e7 coh 10e3 fri 15 ten 0 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 set grav 0 0 -10 solve elas plo con sz
Contour of SZZ
Magfac = 0.000e+000 Gradient Calculation -4.0000e+004 to -3.5000e+004 -3.5000e+004 to -3.0000e+004 -3.0000e+004 to -2.5000e+004 -2.5000e+004 to -2.0000e+004 -2.0000e+004 to -1.5000e+004 -1.5000e+004 to -1.0000e+004 -1.0000e+004 to -5.0000e+003 -5.0000e+003 to 0.0000e+000 0.0000e+000 to 1.0063e+000 Interval = 5.0e+003
Itasca Consulting Group, Inc. Minneapolis, MN USA
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此法与前述弹性求解方法的不同之处在于，计算达
到最终平衡时，岩、土体中可能有产生屈服的区域。相
对而言，此法生成的初始地应力场要比弹性求解方法生 成的要合理一些，因为在实际工程中，即使是在初始地 应力场作用下，岩、土体内部存在屈服区域也是有可能 的。
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在FLAC3D中，初始应力场的生成办法较 多，但通常用的是以下三种方法，即弹性求解 法、改变参数的弹塑性求解法以及分阶段弹塑 性求解法。下面将以下表所述简单模型为例。
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4.1.1 弹性求解法
初始地应力的弹性求解法生成是指将材 料的本构模型设置为弹性模型，并将体积模 量与剪切模量设置为大值，然后求解生成初 始地应力场。 例4-1叙述的是采用该法生成上述简单 模型的初始地应力场的过程。 命令流：见4-1.dat
初始地应力场的生成及应用
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学习内容

常用的初始地应力场生成方法 常见工程初始地应力场的生成


路基施工过程的模拟
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4.1 初始地应力场生成方法
在土木工程或采矿工程领域中，初始地应力场 的存在和影响不容忽略，它既是影响岩体力学性质 的重要控制因素，也是岩体所处环境条件下发生改 变时引起变形和破坏的重要力源之一。因此，要想 较真实地进行工程模拟仿真，必须保证初始地应力 场的可靠性。初始地应力场生成的主要目的是为了 模拟所关注分析阶段之前岩、土体已存在的应力状 态。本章介绍FLAC3D中初始地应力场的生成方法 及应用。
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FLAC3D 3.00
Step 163 Model Perspective 09:48:52 Fri Jun 10 2011 Center: X: 5.000e-001 Y: 5.000e-001 Z: 1.000e+000 Dist: 6.030e+000 Rotation: X: 20.000 Y: 0.000 Z: 40.000 Mag.: 1 Ang.: c. Minneapolis, MN USA
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应用实例
地基计算深度为50m，分为两层，上部为回填土，厚度为10m， 下部为粘土，厚度为40m；路基计算宽度为200m，填筑高度为5m， 坡度为1:1.5。要求分析路堤填筑后土层的应力、位移状态。各土层物 理、力学参数如下表所示。
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4.1.3 分阶段弹塑性求解法
该方法是分成两个阶段求解:首先，程序自 动将模型所有组成材料的粘聚力和抗拉强度分 别设置为较大值，进行弹性求解，直至体系达 到力平衡状态，接着将粘聚力和抗拉强度重置 为初始设定值进行弹塑性阶段的求解，直至体 系达到力平衡状态。 该方法只适合计算模型采用MC模型的情况。
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FLAC3D 3.00
Step 164 Model Perspective 09:17:33 Wed May 30 2012 Center: X: 5.000e-001 Y: 5.000e-001 Z: 1.000e+000 Dist: 6.030e+000 Rotation: X: 20.000 Y: 0.000 Z: 30.000 Mag.: 0.8 Ang.: 22.500
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FLAC3D 3.00
Step 164 Model Perspective 13:09:51 Fri Jun 10 2011 Center: X: 5.000e-001 Y: 5.000e-001 Z: 1.000e+000 Dist: 6.030e+000 Rotation: X: 10.000 Y: 0.000 Z: 40.000 Mag.: 1 Ang.: 22.500
Itasca Consulting Group, Inc. Minneapolis, MN USA
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FLAC3D 3.00
Step 163 Model Perspective 11:24:07 Fri Jun 10 2011 Center: X: 5.000e-001 Y: 5.000e-001 Z: 1.000e+000 Dist: 6.030e+000 Rotation: X: 20.000 Y: 0.000 Z: 40.000 Mag.: 1 Ang.: 22.500
Contour of SZZ