FLAC程序及其在滑坡稳定性评价中的应用

魏学勇 欧阳祖熙 周 昊

(中国地震局地壳应力研究所 北京 100085)

3D3D摘 要 首先介绍了FLAC软件的基本原理、解析特点和本构模型,并以万州

安乐寺滑坡稳定性的三维数值模拟分析为实例阐述了其在滑坡稳定性分析中的

应用。

一、前 言

近年来,各种数值模拟技术(如有限元法)在岩土力学中有了很大的发展和广泛的应用(卢波,2005;孔德森,2005)。然而,这些数值分析方法其理论本身以及采用的算法都有各自的局限性。例如有限元和边界元都有小变形的假设,且需要大量的内存。而最近发展起来的快速拉格朗日分析(FastLagrangianAnalysisofContinua,简称FLAC),则是在较好地吸取上述方法的优点和克服其缺点的基础上形成的一种新型的数值分析方法。

3DFLAC是美国ItascaConsultingGroup,Inc1公司为地质工程应用而开发的基于拉格朗日差分法的一种三维显式有限差分程序,它不仅适宜于处理大尺度、大变形工程和地质问题,而且可以在初始模型中加入诸如断裂、节理构造等地质因素(谢和平,1999)。目前,FLAC软件已经广泛应用于工程地质、岩土力学以及构造地质学和矿山工程领域(丁秀

3D丽,2004;许强,2002)。本文以三峡工程万州库区安乐寺滑坡为例,阐述了FLAC在滑

坡稳定性流-固耦合分析中的应用。3D

二、FLAC的解析特点和计算流程

1.解析特点

无论是静力还是动力问题,三维快速拉格朗日分析都利用动态的运动方程进行求解,这使得三维快速拉格朗日分析很容易模拟动态问题,如振动、失稳、大变形等。同有限元

3D相比,FLAC具有以下几个特点(魏学勇,2004):

(1)FLAC基本原理类同于离散单元法,但它能像有限元那样适用于多种材料模式与边界条件的非规则区域的连续问题求解。

(2)在求解过程中,该程序采用了离散元的动态松弛法,不需要求解大型联立方程组(刚度矩阵),便于在微机上实现。

(3)该程序建立在拉格朗日算法基础上,适合模拟大变形,且能模拟岩体沿某一软弱面产生的滑动变形。

(4)该程序还能针对不同材料特性,使用相应的本构方程来比较真实地反映实际材料3D3D