Geocell和Geogrid模拟 (Abaqus, FLAC3D, Plaxis3D)
Geocell和Geogrid模拟 (Abaqus, FLAC3D, Plaxis3D)
GeotechWu
个人工作笔记，起源于几年前特殊时期(2020.05)的课件，着重采矿工程(露天边坡和地下开挖)稳定性、尾矿坝稳定性以及岩土数值模拟，也包括少许地基工程和结构工程方面的内容。
Geocell(土工格室)是由高密度聚合材料制成的三维可扩展网格， 作为土加固材料 广泛应用于岩土工程【 新增的土工合成材料库Geogrid 】。
不过，在二维情况下，无论是极限平衡还是数值分析，Geocell只能被当作Geogrid来进行模拟【 土工格栅(Geogrid)加固软土地基的堤坝---两种模拟方法比较 】，在三维情况下，可以考虑Geocell的高度。本文主要讨论了FLAC3D模拟Geocell。
2. 模拟思路
Abaqus, FLAC3D和Plaixs3D都可以模拟Geocell，基本的模拟思路是建立Geocell单元，同时考虑Geocell与土体的界面作用。在Abaqus中，Geocell使用C3D4R单元，通过接触模拟Geocell与土的相互作用。对于FLAC3D和Plaxis3D【 地基土中土工格栅的模拟(Geogrid) 】，使用内置的Geogrid单元建立几何形状，使用界面元考虑与土体的相互作用。
3. FLAC3D的命令和FISH
FLAC3D的geogrid命令如下：
structure geogrid apply
structure geogrid cmodel
structure geogrid create
structure geogrid delete
structure geogrid group
structure geogrid hide
structure geogrid history
structure geogrid import
structure geogrid initialize
structure geogrid list
structure geogrid property
structure geogrid recover
structure geogrid refine
structure geogrid select
FISH 函数如下：
struct.geogrid.prop
struct.geogrid.prop.index
struct.geogrid.shear.dir
struct.geogrid.shear.disp
struct.geogrid.shear.state
struct.geogrid.shear.stress
struct.geogrid.stress.confining
FLAC3D 9.0删除了如下FISH函数，经测试，下面的函数不能再使用：
struct.geogrid.shear.cohesion
struct.geogrid.shear.friction
struct.geogrid.shear.stiffness
struct.geogrid.slide
struct.geogrid.slide.tol
Python的类名为itasca.structure.Geogrid，这种类型的对象不能直接在Python中创建，只能使用返回值。
area()
beta()
component_id()
connectivity(component: int)
delete()
density()
depth_factor()
element_type()
extra(slot: int)
force_nodal()
group([slot: str or int])
group_remove
groups()
id()
in_group(group_name: str or int[, slot: str or int])
local_system()
mark()
nodes()
poisson()
pos()
pressure()
prop_anis()
prop_ortho()
prop_type()
resultant(location: int)
resultant_valid()
set_density(float)
set_extra(slot: int, value: any)
set_group(group_name: str or int[, slot: str or int])
set_mark(bool)
set_pressure(float)
set_shear_cohesion(float)
set_shear_friction(float)
set_shear_stiffness(float)
set_slide(bool)
set_slide_tol(float)
set_thermal_expansion(float)
set_thickness(float)
shear_cohesion()
shear_dir()
shear_disp()
shear_friction()
shear_state()
shear_stiffness()
shear_stress()
slide()
slide_tol()
stress(location: int)
stress_confining()
stress_max()
stress_prin(location: int)
stress_valid()
thermal_expansion()
thickness()
valid()
volume()
young()
4. 命令
在9.0版本之前，假定结构元是线性的，因此不需要指定材料模型，而在9.0中，必须显式地指定结构元的 材料模型【 Itasca软件新增非线性结构元(nonlinear structural elements) 】。
struct
geogrid create
by
-quadrilateral (
by
-triangle)
struct
geogrid cmodel assign elastic
struct
geogrid property young
26e9
poisson
0.33
thick=
5e-3
...
coupling-stiffness=
2.3e6
coupling-cohesion=
0.0
...
coupling-friction=
0