HYRCAN使用Python进行边坡稳定性的参数化分析
HYRCAN使用Python进行边坡稳定性的参数化分析
GeotechWu
计算岩土力学(Geomechanics)是一个综合的岩土工程(Geotechnical)信息源，旨在与岩土工程领域的学生，研究人员和岩土工程师分享先进的岩土工程教育理念，岩土工程分析和设计方法。
1 引言
Python语言运用在数值模拟中的一个非常重要的功能是进行参数化分析，本质上是利用Python语言的循环函数自动化多个计算。HYRCAN是一个免费的LEM边坡稳定性分析软件【 HYRCAN---一个免费的边坡稳定性分析框架(极限平衡法LEM) 】，它能够使用JS语言进行自动化分析【 HYRCAN脚本描述以及与SLIDE计算结果比较 】。在最新的V2.0版本中， HYRCAN增加了使用Python调用JS命令的功能。下面简要描述如何在 HYRCAN中使用Python进行参数化分析。
2 hyrcan模块
HYRCAN模仿了Itasca软件中itasca模块的编程方法，因此在Itasca软件中发展的编程技巧完全可以用于 HYRCAN。
import
hyrcan
as
hy
newmodel()
set(
’failureDir’
,
’r2l’
)
extboundary(
0
,
0
,
130
,
0
,
130
,
50
,
80
,
50
,
50
,
30
,
0
,
30
,
0
,
0
)
matboundary(
0
,
20
,
130
,
35
)
matboundary(
56
,
34
,
130
,
42
)
definemat(
’ground’
,
’matID’
,
1
,
’matName’
,
’Sand’
,
’uw’
,
18
,
’cohesion’
,
5
,
’friction’
,
38
)
definemat(
’ground’
,
’matID’
,
2
,
’matName’
,
’Clay’
,
’uw’
,
17
,
’cohesion’
,
57
,
’friction’
,
0
)
assignsoilmat(
’matid’
,
2
,
’atpoint’
,
85
,
30
)
definelimits(
’limit’
,
20
,
65
,
’limit2’
,
80
,
100
)
set(
’Method’
,
’BishopSim’
,
’on’
)
""")
hyrcan模块有如下函数：
(1) hy.command---执行JS命令
(2) hy.min_fos---取出安全系数。分析方法可以是 "Bishop Simplified", "Janbu Simplified", "Spencer", "GLE/Morgenstern-Price" ；或者使用短语 "BishopSim", "JanbuSim", "Spencer", "GLE/M-P"
(3) hy.surf_id_list---基于设定的类型返回全部或有效的滑动面
(4) hy.surf_fos---返回特定滑动面id和计算方法的安全系数
(5) hy.surf_center---返回特定滑动面id的圆中心
(6) hy.surf_radius--- 返回特定滑动面id的半径
3 参数化分析
下面对粘土层的粘结力进行参数化分析，变化范围使用数组coh_array = [60,70,80,90]定义，对每个粘结力值循环进行安全系数计算。下面所示的代码并不是最佳的写法，可以使用Python强大的循环函数写出更职业化的代码。
fos_array = [-1,-1,-1,-1]
coh_array = [60,70,80,90]
cmd =
"definemat(’ground’,’matID’,2,’matName’,’Clay’,’uw’,17,’cohesion’,{coh},’friction’
,0)"
for i in range(0, 4):
hy.command(cmd.format(coh=coh_array[i]))
hy.command(
"compute(’silence’)"
)
fos_array[i] = hy.min_fos(’BishopSim’)
使用XlsxWriter模块把数组 coh_array和 fos_array的 计算结果写入Excel文件，然后进行作图。
worksheet.write_column(
’A2’
, coh_array)
worksheet.write_column(
’B2’
, fos_array)
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