渐进减少反作用力实现开挖松弛(Excavation relaxation)

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1 引言

在FLAC2D和FLAC3D中，模拟岩土体开挖过程的传统方法是使用开挖单元(使用zone cmodel assign null命令或者使用zone delete命令)，由于FLAC使用牛顿第二定律F=ma来达到静态收敛，因此对模型的突然更改可能会产生准惯性(quasi-inertial)效应，人为地夸大了该单元的破坏。解决这个问题的一种方法是渐进开挖单元，通过逐步减少开挖边界的反作用力来实现自动开挖松弛(Excavation relaxation)，使得开挖周围单元的影响随着时间推移逐渐减少，松弛系数设为1到0。FLAC3D的默认值是使用当前的mechanical force ratio (it.zone.mech_ratio)来伺服控制的。当松弛系数达到0时，单元设置为空本构模型NULL, 然后去掉开挖单元。典型的命令行如下所示：

zone relax excavate range group "tunnel"

这个命令类似于计算安全系数的强度折减法，逐渐减小开挖范围内单元的应力、刚度和密度，直到它们对模型产生影响。

不过目前在UDEC和3DEC中还没有实现这个功能，开挖松弛必须手工操作。本文首先讨论了zone relax excavate命令，然后讨论了UDEC和3DEC以及FLAC3D的手工实现方法。

2 zone relax excavate命令

zone relax excavate命令最常用的使用方法是通过range group组名来设置开挖范围(例如zone relax excavate range group 'firstexcavate'), 也可以直接使用坐标设置开挖范围(例如

zone relax excavate range position-x 0 4 position-z 4 50)。除此之外，这个命令也可以接其它的关键字：

来源：计算岩土力学

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首次发布时间：2023-03-28