FLAC3D的自由场边界(Free-Field Boundaries)

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1 引言

对边坡或大坝(包括尾矿坝)等地表结构的地震响应进行数值模拟时需要输入地震信号【地震载荷作用下的边坡稳定性分析(Seismic Loading)】，地震输入通常由通过基底材料向上传播的平面波表示，而模型两侧的边界条件必须考虑在没有结构的情况下存在的自由场运动。大多数情况下，使用横向边界就可以，当然前提是边界应放置在足够远的距离上，以减少波的反射并实现自由场条件【建筑物的自由振动和地震分析(1)---定义土层】，如下图所示。在基底水平边界AC上施加地震剪切波，在垂直方向上沿AB和CD使用固定边界。边界的距离取决于土层的阻尼特性，当材料阻尼较高时，可以使用相对较小的距离；但是当材料阻尼较低时，边界距离会严重影响计算结果，小的边界距离会导致模型不切实际。

另一种方法是强制执行自由场运动，使边界保留其非反射特性，适当吸收来自结构的向外波，这种方法最初用于连续有限体积程序NESSI。FLAC使用了这种算法，对主网格与自由场网格私信并行计算。值得说明的是，FLAC的自由场边界是向外扩展分离的，Plaxis的自由场边界是向内扩展连续的，我们将在【建筑物的自由振动和地震分析(2)---土的本构模型(HS Small)】系列文章中讨论Plaxis的自由场边界。