内容发布更新时间 : 2024/5/1 11:03:57星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

值构成。某些命令接受开关，即关键词修改命令的作用。每一命令都具有下列格式：

COMMAND keyword value … < keyword value … >

在此，位于 < >内的参数为选择参数。而位于（ ）表示可以该参数为任意给定的值。命令可依次写在命令行中。可能你已注意到，命令关键词仅前面几个字母为黑体。实际输入时仅输入这些黑体字母就可由系统识别。 2.6 UDEC应用基础

UDEC是基于命令驱动格式。命令单词控制程序的运行。本节将提供给新用户一些基本命令。为了建立一个UDEC模型进行模拟，必须考虑计算问题的基本成分：

（1）由切割产生几何问题，由此建立离散单元块体模型； （2）本构特性和材料性质； （3）边界条件和初始条件。

块体模型定义问题的几何体。本构特性及所涉及的材料参数反映模型在受到干扰后的力学响应。边界条件和初始应力定义了原岩状态，即在未受到扰动（开挖、支护、爆破等）前的应力和位移状态。

在UDEC中定义了这些条件后，可以进行改变（即开挖材料或改变边界条件），从而计算产生模型响应。像UDEC一类显式求解技术所获得问题的实际解与传统的隐式求解方法的结果有所不同。UDEC采用的是显式时间步求解代数方程，其解是在一系列计算迭代后才获得。在UDEC中计算迭代步数可以通过用户控制。用户必须确定所进行的求解迭代步数是否达到了实际问题的解。

图2.9给出了采用UDCE进行静态分析的求解一般过程。由于这求解程序符合实际物理模型的生产工序和实际条件，因此其计算过程是方便的。采用上述过程进行简单的应力分析的UDEC基本命令将叙述如下。 2.6.1 块体划分

UDEC模型是通过切割初始的UDEC块体成小的块体代表模型的实际边界。采用下述命令，建立模型块体。

Block x1,y1 x2,y2 x3,y3

在此，（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3）… 是定义块体角点的坐标对。角点必须按顺时针方向排列。角点应当与物理模型的边界条件一致。块体有很多角点，但通常从4角点块体做起。

在UDEC中所有块体都有“圆角”，其目的在于避免块体悬挂在有棱角的节点上。由于块体悬挂引起应力集中。然而，圆角值存在与模型有关的上限值。对于变形块体，最大圆角长度应当不超过块体平均棱长的1％。圆角长度可以如下命令加以改变：

round d

在此，d是圆角距离（缺省值是d=0.5）。模型中的所有圆角长度都是相同的。

建议在block命令前指定圆角长度。在block 命令后，键入plot block命令，就能够显示圆角的效果。

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建立模型 （1）生成模型块体，切割块体产生计算模型的几何体； （2）定义本构模型和材料参数； （3）指定边界条件和初始条件。 迭代计算使之平衡（模拟未扰动前状态） 检查模型响应 进行变化分析 例如： ? 地下开挖 ? 改变边界条件 迭代计算 检查模型响应 重复其他变化进行响应分析 图2.9 静态分析的一般过程

UDEC有几个命令用于产生计算模型的几何体。生成地质结构（即节理）的两个主要命令如下：

Crack Jset

Crack 命令用于产生块体中单一直线特征的裂缝。裂缝由端点坐标（x1，y1）和（x2，y2）所确定。

Jset 命令则是自动节理组生成器。根据所给定的特征参数（即倾角、迹长、岩桥长度、间距和空间位置）产生一组裂缝。

Crack 和Jset 两个命令用于产生UDEC块体中的地质不连续面，即节理并不一定完全将岩块切割成分离两个块体。然而，UDEC需要连续断裂（即所有断裂都必须切割块体）。由crack或Jset命令所产生的不连续面位置将被储存。为产生块体内连续断裂，可采用crack命令产生的断裂。刚性块体在计算过程中，或变形块体在单元划分时，没有连接形成完整块体的裂缝将被删除。

下面的例子说明用Crack和Jset命令切割块体。这两个命令的详细描述将在命令表的第1节给出。节理生成器将在3.2.2节给予详细解释。

Example 2.4 产生简单的UDEC模型 round 0.1

block (0,0) (0,10) (10,10) (10,0) Crack (0,5) (10,5)

在这个最简单的模型中，切割块体涉及选择位置和指定裂缝。通过键入这些命令，就可以产生10×10个单位的块体，然后劈裂成两个块体。CRACK命令产生一个连续、水平的贯通模型的裂缝。注意圆角的长度指定为0.1。

通过键入如下命令，可以产生一个槽口： crack 2.5,10 5.0, 7.5 crack 5.0, 7.5 7.5,10

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通过键入以下命令，就显示出包括块体地址号的块体图形。 Plot block num

通过采用DELETE 命令，能从模型中删除一个块体。例如，为了删除槽口块体，键入如下命令：

delete range block 368

或 delete range 4.5 ,5.5 8,10

4.5< x <5.5 和8 < y < 10的范围必须包含被删除块体的形心。注意，当对模型进行某些操作时，采用坐标范围是比较明智的。与问题相关的地址号有时发生变化。

对于JSET命令的参数需要4组数据对参数值。每一数据对中的第一个值是均值，而第二个是对应于均值的最大均方差（相对于均匀概率分布形式）。第一组数据对是节理迹线与x-坐标轴的正方向的夹角。第二对数据节理迹线长度；第三组数据是不连续节理的岩桥长度；第四组数据是节理间距。还有一些选择参数，可以用于产生一组比较复杂的节理模式。JSET命令的一般应用在3.2.2节加以讨论。采用JSET命令产生两组节理组的应用在例2.5中得到说明。

例2.5 两组连续节理组的产生 new

round 0.01

block (0,0) (0,20) (20,20) (20,0) jset (45,0) (5,0.5) (0.5,0) (2,0) jset (-10,0) (5,0.5) (0.2,0) (1.5,0)

在上例所生成的节理图如图2.11所示。第一个JSET命令产生一组与x轴方向夹角为45o具有间距为2个单位的连续节理。第二个JSET命令产生与x方向夹角为 -10o、间距为1.5个单位的连续节理。圆角长度的选择可能影响节理组的产状。节理的位置可能由于当棱长小于2倍的圆角长度不能产生块体而可能改变节理的位置。

如果在JSET命令前，增大圆角的长度（比如说0.1），模型中某些节理的位置将发生改变。用JSET命令产生节理可能涉及某些试错法。第3节给出了进行产生节理过程的建议。

图2.11 产生的两组连续节理模型

当产生大小悬殊的块体时，建议从模型中删除较小块体，以提高模型的计算效率。

－

在例2.5中，块体尺寸的变化范围从1.751×103到3.679，可以由以下命令查找:

Print max

键入如下命令，删除极小块体： delete range area 3e-2

所有面积小于3×10-2的块体都从模型中删除。通常，将小于最大块体的1％左右小

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块被删除后对计算结果的影响并不显著。

最后，注意到NEW命令用在第二个例子，以便允许开始一个新的模型。当切割块体（尤其当采用JSET）时，一个重要问题是综合考虑块体数与计算速度的协调。计算速度与模型的块体数（或变形体单元数）成函数关系。根据经验，模型具有大约1200刚体（或具有8自由度的500变形体）进行2000～4000迭代步就能获得静态问题的解。对于90MHz的微机，对于500个变形块体模型允许4000步大约需要10分钟。根据你的计算机的计算速度，可以估算出一个模型所需的计算时间。

通过切割UDEC块体形成工程结构形状，这须在进行工程开挖前实施。通常采用三个命令来产生形状：

crack tunnel arc

前面已经给予介绍CRACK 命令。TUNNEL命令产生圆形形状。该圆由用户指定的裂缝段数构成。ARC命令由用户指定的角度，产生弧形断裂模型。可以结合这些命令产生各种形状的UDEC块体。例2.6给出的命令产生断层切割一个圆形隧道的模型。

EXAMPLE 2.6 断层切割一个圆形隧道 New

Round 0.1

Block -10,-10 -10,10 10,10 10,-10 Tunn 0,0 2 16 Crack -5,10 5,-10 Plo hold block num

所生成的模型如图2.12所示。圆形隧道的圆形坐标（0,0）、半径为2和划分成16个裂缝段。由于隧道全部处于块体内部，所以仅用TUNNEL命令不能产生独立的块体。必须采用CRACK切割模型块体的边从而产生新的块体。如果用户运行仅用TUNNEL命令所产生的模型，则隧道裂缝在运行前被删除。通过引入CRACK命令，连接隧道裂缝延伸到模型外边界从而形成连续的裂缝，因此，形成有隧道和断层构成的块体（如图2.12所示）。

应当注意，裂缝并不贯穿隧道的周边。如果TUNNEL命令先给出，随后的CRACK或JSET命令并不贯穿隧道。首先应用TUNNEL是较为方便的，因为隧道开挖仅涉及删除一个块体，即

delete range block 1920 或

delete range -1,1 -1,1

将模拟圆形隧道的开挖。

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图2.12 断层切割圆形隧道

例2.7给出了一条断层切割一个马蹄形隧道： New

Round 0.1

Block -10,-10 -10,15 10,15 10,-10 arc 0,5 2,5 180 8 Crack -2,0 -2,5 Crack -2,0 2,0 Crack 2,0 2,5 Crack -5,15 5,-10

隧道的形状如图2.13所示。隧道顶弧的圆心在（0，5），起始点在（2，5）和180o的圆心角，逆时针画圆，划分成8段。前三个CRACK命令产生隧道的边墙和底板，后一个CRACK产生一条切割隧道的断层。开挖隧道也可以通过删除块体编号或块体形心位置来实现。另一选择就是指定包含该隧道块体的图象窗口，然后删除窗口中的块体。这可以用下面命令实现： window -2,2 0,7

delete range window

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