PFC和FLAC耦合计算滑坡抗滑桩(提供全部的代码)

FLAC常用来模拟连续介质宏观力学行为,PFC常用来模拟离散介质细观力学行为。本文使用SocketO/I接口让FLAC与PFC软件可以进行数据传输与交换,从而实现连续区域与离散区域的耦合计算。本文使用基于边界控制墙体的方法实现耦合。其耦合计算原理如图所示。在具体的实施中,需要在发生耦合作用的连续单元的表面上生成PFC模型中的墙单元,生成的墙单元做为离散元单元和连续单元之间耦合的介质。

在数值试验之前,采用PFC进行岩体三轴试验进行颗粒细观参数标定。三轴试验的样品尺寸为直径1m,高度2.5m。在PFC中生成9627个球体,颗粒的大小分布于0.005-0.1m之间,随机分布)。颗粒之间采用接触粘结模型,以模拟塔坪滑坡体破碎砂岩堆积层。三轴试验以实际滑坡的堆积层碎裂岩体的力学参数为依据,通过三轴试验反演本次模拟的滑体离散元颗粒及其接触参数。由室内三轴试验可知,塔坪滑坡的碎裂岩体的力学参数如下:滑体碎裂岩岩屑长石砂岩天然块体密度平均值2.19g/cm3,单轴天然抗压强度标准值为8E07 pa;变形模量标准值为1.8E09 Pa;泊松比平均值为0.24。反演获取的抗压强度为1.02E08 pa, 变形模量为7.28E08pa, 泊松比为0.30。

本次数值试验构建群桩和滑坡结构体系的概化模型,先在FLAC/3D中构建抗滑桩群和滑坡体的有限元模型,抗滑桩群的悬臂端和嵌固段分开,且嵌固段与滑床之间通过接触面连接。接着,将滑体的有限元模型删除,在桩体悬臂端、滑床生成与离线元颗粒耦合的墙体,模型的四周和顶部生成墙体,用于生成滑体的颗粒。接着使用PFC命令流在墙体中填充颗粒。
滑体的颗粒分为Zone-A 、Zone-B和Zone-C三个区域。Zone-B为本次研究的主要分析区域,其颗粒尺寸为0.05-0.2 m,为了减少计算量,Zone-A和Zone-C的颗粒尺寸为0.1-0.25m。滑带位置的厚度为0.5m,颗粒尺寸为0.05-0.2 m。其颗粒和接触参数见表5-1与5-2。在墙体内生成颗粒后,使用切片工具进行删除,将模型切割为坡面30°的概化模型。本次试验构建的PFC-FLAC模型共有469166个颗粒。模型的宽度为20m,滑体的厚度为20m,滑床的厚度为20m,Zone-A的长度为5m,Zone-B的长度为20m和Zone-C的长度为39m。抗滑桩的共设置4排,桩间距设置为4m,排间距为3m,抗滑桩设置为有限元模型。抗滑桩的悬臂端,通过墙体与滑体颗粒进行接触;嵌固段通过接触面与滑床进行耦合。试验过程中对左侧的墙体施加0.005m/s的速度,推挤Zone-A滑体向桩群运动。

结果:
计算的桩身变形:

桩间应力分布:

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