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自重引起的初始应力(zone initialize-stresses)

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1 引言

对于土木或采矿工程项目,在任何开挖或施工开始之前,地层中都存在一个原位应力状态,过去我们曾经直接或间接地讨论过初始应力的确定。

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在一些隐式的有限元分析中,例如Plaxis和Abaqus,模拟初始应力状态的过程非常繁杂。FLAC3D使用的算法逻辑是在网格中安装一组应力,然后运行FLAC3D,直至达到平衡状态。对于地下深部开挖问题,重力的影响一般可以忽略不计,原岩应力的讨论参看《原岩应力(in-situ stresses)的估算》,而对于浅部岩土工程问题,包括边坡和地下开挖,自重引起的应力占主导作用。这个笔记简要回顾了自重引起的初始应力估算方法。

2 自重应力

自重引起的初始应力总是以命令model gravity 9.81开始的,初始应力的估计分为以下几种情形:

(1) zone initialize-stresses

zone initialize-stresses命令自动初始化一个由重力引起的应力场。这个命令不考虑几何形状中的任何不规则性。这个命令默认了垂直应力和水平应力相等,即ratio=1.0. 因此在这种情况下所有方向的应力是相同的。

(2) zone initialize-stresses overburden

这个命令指定添加到计算中的上覆应力,假设模型的垂直边界不代表模型的表面。默认值为0.0。由于压应力是负值,所以这个值通常是负的,例如。

zone initialize-stresses overburden -13.57e6

(3) zone initialize-stresses total

默认情况下,垂直与水平的应力比适用于有效应力。使用total关键词可以使它适用于总应力。除非创建了一个非零的孔隙压力场,否则这个设置对模型没有任何影响。

(4) zone initialize-stresses ratio

这个命令中的ratio用来确定水平与垂直的应力比。两个水平应力是垂直应力乘以这个值。如果给出了可选的第二个参数fy,那么在局部的x和y方向就会使用不同的比值。注意,在这种情况下,关键字direction-x用来区分这些局部方向,例如:

zone initialize-stresses ratio 0.3

zone initialize-stresses ratio 1.0 0.5

zone initialize-stresses ratio 0.6,0.4

zone initialize-stresses overburden [(topOfModel+15.0)*density*9.81] ...

                         ratio 3.0 1.6 direction-x 1.0 0 0

(5) zone initialize-stresses direction-x

如果ratio关键字给出了两个参数,那么direction-x可以用来指定系统应该使用的局部 x方向。y方向是由x方向和重力方向自动确定的,以创建一个正交系统。可以调整x方向,使其垂直于重力方向。默认情况下,direction-x的值是(1,0,0)。

来源:计算岩土力学
Abaqus岩土FLAC3DADINA
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2022-11-26
最近编辑:1年前
计算岩土力学
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