块体离散元数值模拟技术及工程应用PDF电子书下载

第一章 块体离散元发展历史与基本原理 1

1.1 岩体力学离散化分析的必要性 1

1.2 离散元方法发展历程 2

1.2.1 离散元发展历程 2

1.2.2 结构面变形本构发展 3

1.2.3 结构面抗剪强度模型与发展 4

1.3 动态松弛离散元法基本原理 6

1.3.1 刚性块体运动方程 6

1.3.2 变形块体运动方程 7

1.3.3 多面体块体离散元 8

1.4 离散元数值模拟流程 9

1.4.1 工程数值分析流程 9

1.4.2 3DEC数值分析流程 10

第二章 3DEC5.0常用命令整理与使用规则 12

2.1 3DEC简介 12

2.1.1 安装系统要求 12

2.1.2 软件内存分配 12

2.1.3 3DEC文件系统 13

2.1.4 计算单位 14

2.1.5 3DEC运行界面 14

2.2 基本术语与概念 16

2.2.1 符号约定 16

2.2.2 基本术语 17

2.3 3DEC常用命令流汇总 19

2.3.1 命令流基本格式 19

2.3.2 定义分析模式 22

2.3.3 几何模型的构建 22

2.3.4 本构选取与参数定义 46

2.3.5 结构单元 50

2.3.6 初始应力施加 55

2.3.7 边界条件施加 55

2.3.8 计算控制语句 60

2.3.9 时程记录 61

2.4 数据后处理 64

2.5 本章小结 74

第三章 复杂块体离散元数值模型实现技巧 75

3.1 AUTOCAD辅助建模 75

3.1.1 DXF文件结构 75

3.1.2 DXF文件写入函数库 76

3.1.3 DXF文件读出函数库 80

3.1.4 地形插值等辅助建模函数 86

3.2 活用3DEC命令创建复杂块体 94

3.2.1 隧洞3DEC数值模型构建 94

3.2.2 边坡3DEC数值模型构建 102

3.2.3 基础3DEC数值模型构建 104

3.2.4 与有限元网格耦合的离散元模型构建 106

3.2.5 随机离散块体生成 110

3.2.6 使用几何（集）数据辅助模型操作 113

3.3 利用建好的模型快速施加力学条件 118

3.3.1 模型几何参考面检索与显示 119

3.3.2 利用开挖面施加边坡锚固 121

3.3.3 利用网格表面施加边坡锚杆（索） 123

3.3.4 利用网格表面施加衬砌 124

3.3.5 利用建好的模型施加边界力 126

3.4 活用Fish进行数据处理与修改 128

3.4.1 Fish语言简介 128

3.4.2 Fish内部变量提取 132

3.4.3 利用函数输出数据 148

3.5 本章小结 165

第四章 利用3DEC进行非连续块体运动分析 166

4.1 刚性块体运动模拟实例分析 166

4.2 DEC变形体模拟建筑物倒塌实例 169

4.2.1 模型描述 169

4.2.2 计算模型与方案 170

4.2.3 倒塌过程模拟结果 170

4.2.4 爆堆形态 172

4.2.5 触地冲击与振动模拟 173

4.2.6 命令流解释 178

4.3 刚性块体信息导出与写入 180

4.3.1 将刚性块体信息导出 180

4.3.2 将有限元网格写成3DEC块体 183

4.4 块体运动数值模拟探讨 185

第五章 边坡稳定性离散元数值模拟及工程应用 186

5.1 边坡数值模拟考虑的因素 186

5.2 3DEC强度折减安全系数计算 187

5.3 河谷地应力场模拟分析实例 189

5.4 3DEC在边坡工程中应用探讨 198

第六章 大型洞室群变形稳定性离散元分析及应用 200

6.1 浅埋洞室群存在的问题 200

6.2 工程地质条件 201

6.3 数值模拟过程 202

6.3.1 模型的构建 202

6.3.2 网格的划分 209

6.3.3 初始地应力及边界条件设置 210

6.3.4 布设监测点及开挖运行 212

6.3.5 结果后处理 214

6.3.6 研究结论 219

6.4 本章小结 219

第七章 裂隙岩体渗流离散元分析及工程应用 221

7.1 3DEC裂隙渗流模拟原理 221

7.2 3DEC裂隙渗流命令流汇总 223

7.2.1 定义流体参数 224

7.2.2 求解初始状态 224

7.2.3 运行耦合分析 224

7.2.4 常用命令汇总 225

7.3 工程实例分析 230

7.3.1 工程概况 230

7.3.2 数值模型与计算条件 231

7.3.3 计算成果分析 235

7.4 本章小结 238

第八章 节理岩体动力特性离散元分析及应用 239

8.1 3DEC中有关阻尼设置 239

8.1.1 动力系统的阻尼设置 239

8.1.2 时间步 242

8.1.3 网格尺寸要求 242

8.1.4 动力边界条件设置 243

8.1.5 自振频率与模态分析 246

8.2 一维应力波节理面传播理论分析 247

8.3 二维波穿越节理面的波动效应数值模拟研究 251

8.3.1 二维波穿过节理面数值模拟研究 251

8.3.2 节理计算模型 252

8.3.3 节理面参数对不同几何点的透射率影响 253

8.3.4 结论 257

8.4 基于节理面波场等效的刚度参数取值研究 257

8.4.1 应力波穿越节理面波场 258

8.4.2 节理刚度确定的波场等效法 259

8.4.3 线性节理刚度等效模拟 261

8.4.4 影响因素分析 262

8.4.5 研究结论 263

8.5 爆破施工对倾倒变形体影响研究 264

8.5.1 岩石边坡爆破分析中考虑的问题 264

8.5.2 计算模型 265

8.5.3 计算结果分析 266

8.5.4 计算命令流解释 273

8.6 本章小结 275

第九章 深埋条件下高应力破坏与岩爆风险分析 277

9.1 深埋地下工程潜在问题与分析方法 277

9.2 锦屏大理岩脆-延转换特征与Hoek-Brwon本构描述 282

9.2.1 埋深大理岩室内试验与力学特性 285

9.2.2 脆-延-塑本构模型 288

9.2.3 围岩破损判别准则 292

9.2.4 案例分析（一） 294

9.2.5 案例分析（二） 302

9.3 岩爆类型与岩爆风险评估方法 308

9.3.1 岩爆类型 308

9.3.2 岩爆风险评价方法 309

9.3.3 案例分析（一） 311

9.3.4 案例分析（二） 323

9.4 本章小结 328

第十章 倾倒变形体破坏机制离散元分析及应用 329

10.1 工程中的倾倒变形破坏 329

10.2 倾倒变形边坡各影响因素分析 330

10.2.1 计算模型与岩体参数 331

10.2.2 坡高影响分析 331

10.2.3 坡角影响分析 334

10.2.4 反倾结构面倾角影响分析 335

10.2.5 反倾结构面强度参数的影响分析 338

10.2.6 坡面与反倾层面走向夹角影响分析 340

10.3 倾倒变形边坡处理方案评估 342

10.3.1 地质条件 342

10.3.2 监测数据 343

10.3.3 数值分析 349

10.4 典型命令流分析 354

10.5 结论 355

第十一章 柱状节理岩体力学特性离散元分析 356

11.1 UDEC/3DEC与柱状节理岩体工程的渊源 356

11.2 UDEC/3DEC帮助手册中的柱状节理玄武岩验证案例 357

11.2.1 命令流中解析解的推导 363

11.2.2 命令流中的参数取值 365

11.2.3 规则柱状节理的离散元分析 367

11.3 不规则柱状节理的离散元模拟 368

11.3.1 柱状节理构造和Voronoi图形 368

11.3.2 UDEC/3DEC中的Voronoi 369

11.3.3 不规则柱状节理玄武岩的UDEC模拟 371

11.3.4 不规则柱状节理的3DEC数值承压板试验模拟 375

11.3.5 3DEC在柱状节理玄武岩工程中的应用 379

11.4 本章小结 384

第十二章 3DEC学习与使用经验 385

12.1 3DEC学习交流及程序开发 385

12.2 3DEC数值模拟常见问题分析 388

12.2.1 自编程序可能出现的运行错误 388

12.2.2 3DEC模型运算中可能问题 389

12.3 如何学好3DEC 390

主要参考文献 391