(第3课)RFPA2D强度折减版培训教程.ppt

结束 RFPA2D系列软件培训教程 RFPA2D-SRM强度折减版 R F P A Realistic Failure Process Analysis RFPA2D-SRM 强度折减版 二维真实破裂过程分析软件【强度折减版】——RFPA2D-SRM是在RFPA2D-Basic的基础上，将强度折减基本原理引入真实破裂过程分析[RFPA]方法中而推出的新版本。运用该版本可进行边坡、岩土工程稳定性分析，该版本的数值计算方法全面满足静力许可、应变相容、以及岩土体的非线性应力-应变关系，在求解安全系数时，无需假定滑动面的具体位置和形状，也无需进行条分，程序可自动求得滑动面；模拟过程中能够跟踪边坡起裂、裂纹发展和滑动面的形成过程；对安全系数的计算中，以基元破坏个数的最大值作为边坡失稳的判据，方法简单、有效；能够对复杂地质、地貌的岩、土质边坡进行稳定性分析，不受边坡几何形状和结构的限制，边坡中的不同构造、产状和特性的结构面均可以在数值模型中得以再现，能够为深入研究边坡的稳定性提供理论支持并为边坡的设计提供指导。 观看强度折减法在岩土工程中应用典型算例： Case1:强度折减法模拟计算岩质边坡滑坡过程 Case2:强度折减法模拟地下溶洞跨落演化过程 1. RFPA2D-SRM求解问题流程 求解SOLV Mechanical Calculate RFPA2D-SRM求问题流程： 前处理（PreP） 网格划分(Mesh) Construct Model (+Degradation Criterion) Boundary Conditions Control Information (Load Types) 后处理（PostP） Failure Mode Picture Stress field Picture Curve Show 2. RFPA2D-SRM基本原理 RFPA2D-SRM基本原理 ◆强度折减（Strength Reduction）： 是在有限元计算中将岩体或土体强度参数（包括抗剪、抗拉强度）逐渐降低直到其达到破坏状态为止。程序可以自动根据计算结果得到破坏面（应变突变的地带），同时得到强度储备安全系数。 ◆ RFPA2D-SRM系统： 基于对岩石细观层次结构的认识，假定岩石的细观力学性质具有统计性，首先把岩石离散成适当尺度的细观基元，对于这些组成材料的细观基元，考虑其非均匀性特性，按照给定的Weibull统计分布函数，对这些单元的力学性质进行赋值，这样就生成了非均匀岩土结构的数值模型。这些细观基元可以借助有限元法作为应力分析工具来计算其受载条件下的位移和应力。在此基础上，通过基元破坏分析，考察基元是否破坏，从而获得基元材料性质的新状态。RFPA-SRM 将细观基元的强度以线性关系、按一定的步长逐渐折减，每折减一次，应力分析程序将进行迭代计算，寻找外力与内力的平衡，并在此基础上进行破坏分析，直至边坡宏观失稳破坏，求得边坡的滑动破坏面。 强度准则 ◆RFPA2D-SRM 主要引入具有拉伸截断的摩尔库仑准则作为细观基元破坏的准则。在细观基元受力的初始状态，认为细观基元是弹性的，其力学性质可以完全由其弹性模量和泊松比来表达。随着基元应力的增加，摩尔库仑准则和最大拉应力准则分别作为基元破坏的阈值。首先考察拉伸破坏，如果细观基元的最大拉伸应力达到其给定的拉伸应力阀值时，该基元开始发生拉伸破坏。其次，在没有发生拉伸破坏的情况下，再考察剪切破坏。如果细观基元的应力状态满足摩尔库仑准则，该基元发生剪切破坏。破坏后的基元根据设定的残余强度系数可继续承受一定的载荷。破坏基元的本构关系用具有残余强度的弹-脆性本构关系来表达 。 RFPA2D-SRM中的岩土结构失稳判据 ◆以边坡分析为例，由于大部分滑坡都是一个边坡渐进破坏诱致失稳的演化过程，而不是一个毫无前兆的突然失稳过程。因此，稳定性分析的一个关键问题是如何根据计算结果来判别边坡是否处于失稳状态。目前边坡分析软件的失稳判据主要有两类： （1）在有限元计算过程中采用力和位移求解的不收敛作为边坡失稳的标志； （2）以塑性应变从坡脚到坡顶贯通作为边坡失稳的标志。 通常，边坡的失稳会伴随着大位移的出现，而在有限元计算中，大位移的出现是由局部大变形造成的。这种大变形必然造成基元的破坏。RFPA2D-SRM 采用折减计算步中出现基元破坏数最大时的时刻作为边坡失稳的临界点。这种方法，在本质上与上述两类方法是一致的。由于RFPA2D-SRM在进行计算分析时，自动记录了每一折减步中的基元破坏个数，用这种方法来判断边坡失稳，简单、有效。 安全系数的定义 ◆安全系数 Fs 也称稳定系数，是边坡稳定性研究中的一个重要概念。传统边坡稳定性的极限分析中安全系数定义为滑动面的抗滑力与下滑力之比；基于强度储备概念的安