广义各向异性材料模型 (Generalized Anisotropic)

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1. 引言

通过观察近期发生的两个较大的山体滑坡事故【采矿是一个潜在的诱发因素？菲律宾山体滑坡死亡人数攀升至98人 | 与镇雄滑坡模式比较】，可以发现其破坏型式均不是理想化的四种边坡模式：平面滑动、楔形破坏、倾倒破坏和圆形破坏，而是"复合"型的破坏模式。菲律宾滑坡最初由三组不连续诱发，然后演变成两组不连续，总体上来说是楔形破坏的组合型式；而镇雄滑坡的破坏模式是最初由山顶裂缝触发，首先出现倾倒破坏，然后受层状不连续的影响，进而发展成阶梯状的平面滑动，因此总体上来说，镇雄滑坡是倾倒破坏和平面滑动的组合，其破坏模式比菲律宾滑坡的破坏模式更复杂。

显然使用各向同性的强度模型(例如Hoek-Brown模型)不能揭示这样复杂的边坡破坏机理，因此需要引入各向异性强度模型。在过去，我们主要讨论了使用各向异性线性强度模型，本文讨论使用广义各向异性材料模型。

2. 广义各向异性材料模型

岩体的强度和变形行为在很大程度上取决于完整岩石的强度和弱面的强度，弱面可能是节理、层面、叶脉和其他不连续因素。当不连续体在一个优势的方向上排列时，岩体就会产生各向异性的强度和变形行为，典型的岩石沉积岩，如板岩、页岩和粘土岩。有5种方法可以定义各向异性强度模型：

(a) Anisotropic Strength (Transversely Isotropic)

(b) Anisotropic Function

(d) Anisotropic Linear

(e) Snowden Modified Anisotropic Linear

广义各向异性(Generalized Anisotropic)材料模型是在岩体模型的基础上叠加的，首先把岩体视为各向同性材料，作为Base Material使用Mohr-Coulomb或Hoek-Brown准则定义边坡材料，然后定义广义各向异性材料，有两种方法定义广义各向异性材料：一种方法是使用不连续产状Dip/DD，另一种方法是使用曲面(Surface)。当使用不连续的产状定义时，理论上没有数量限制，假如这样作的话，就类似产生出一个离散断裂网络DFN，不过不确定这样作是否会出现数值不稳定，目前还没有进行这样的试验。不连续面的强度性质可以直接使用岩体的强度性质，也可以专门定义不连续面的强度。

为了使用各向异性定义=Surface，必须从各向异性表面列表框中选择一个表面。如果列表框被禁用，这意味着没有定义任何各向异性的曲面，因此必须使用添加各向异性表面(Add Anisotropic Surface)选项定义一个各向异性表面。使用各向异性表面能够对具有各向异性强度特性的材料层进行模拟，即使材料层是弯曲的层面。通过定义一个随材料层曲率的表面，可以确定材料内任何一点各向异性的方向，如下图中红线代表的曲面。