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第一章 块体离散元发展历史与基本原理1

1.1 岩体力学离散化分析的必要性1

1.2 离散元方法发展历程2

1.2.1 离散元发展历程2

1.2.2 结构面变形本构发展3

1.2.3 结构面抗剪强度模型与发展4

1.3 动态松弛离散元法基本原理6

1.3.1 刚性块体运动方程6

1.3.2 变形块体运动方程7

1.3.3 多面体块体离散元8

1.4 离散元数值模拟流程9

1.4.1 工程数值分析流程9

1.4.2 3DEC数值分析流程10

第二章 3DEC5.0常用命令整理与使用规则12

2.1 3DEC简介12

2.1.1 安装系统要求12

2.1.2 软件内存分配12

2.1.3 3DEC文件系统13

2.1.4 计算单位14

2.1.5 3DEC运行界面14

2.2 基本术语与概念16

2.2.1 符号约定16

2.2.2 基本术语17

2.3 3DEC常用命令流汇总19

2.3.1 命令流基本格式19

2.3.2 定义分析模式22

2.3.3 几何模型的构建22

2.3.4 本构选取与参数定义46

2.3.5 结构单元50

2.3.6 初始应力施加55

2.3.7 边界条件施加55

2.3.8 计算控制语句60

2.3.9 时程记录61

2.4 数据后处理64

2.5 本章小结74

第三章 复杂块体离散元数值模型实现技巧75

3.1 AUTOCAD辅助建模75

3.1.1 DXF文件结构75

3.1.2 DXF文件写入函数库76

3.1.3 DXF文件读出函数库80

3.1.4 地形插值等辅助建模函数86

3.2 活用3DEC命令创建复杂块体94

3.2.1 隧洞3DEC数值模型构建94

3.2.2 边坡3DEC数值模型构建102

3.2.3 基础3DEC数值模型构建104

3.2.4 与有限元网格耦合的离散元模型构建106

3.2.5 随机离散块体生成110

3.2.6 使用几何（集）数据辅助模型操作113

3.3 利用建好的模型快速施加力学条件118

3.3.1 模型几何参考面检索与显示119

3.3.2 利用开挖面施加边坡锚固121

3.3.3 利用网格表面施加边坡锚杆（索）123

3.3.4 利用网格表面施加衬砌124

3.3.5 利用建好的模型施加边界力126

3.4 活用Fish进行数据处理与修改128

3.4.1 Fish语言简介128

3.4.2 Fish内部变量提取132

3.4.3 利用函数输出数据148

3.5 本章小结165

第四章 利用3DEC进行非连续块体运动分析166

4.1 刚性块体运动模拟实例分析166

4.2 DEC变形体模拟建筑物倒塌实例169

4.2.1 模型描述169

4.2.2 计算模型与方案170

4.2.3 倒塌过程模拟结果170

4.2.4 爆堆形态172

4.2.5 触地冲击与振动模拟173

4.2.6 命令流解释178

4.3 刚性块体信息导出与写入180

4.3.1 将刚性块体信息导出180

4.3.2 将有限元网格写成3DEC块体183

4.4 块体运动数值模拟探讨185

第五章 边坡稳定性离散元数值模拟及工程应用186

5.1 边坡数值模拟考虑的因素186

5.2 3DEC强度折减安全系数计算187

5.3 河谷地应力场模拟分析实例189

5.4 3DEC在边坡工程中应用探讨198

第六章 大型洞室群变形稳定性离散元分析及应用200

6.1 浅埋洞室群存在的问题200

6.2 工程地质条件201

6.3 数值模拟过程202

6.3.1 模型的构建202

6.3.2 网格的划分209

6.3.3 初始地应力及边界条件设置210

6.3.4 布设监测点及开挖运行212

6.3.5 结果后处理214

6.3.6 研究结论219

6.4 本章小结219

第七章 裂隙岩体渗流离散元分析及工程应用221

7.1 3DEC裂隙渗流模拟原理221

7.2 3DEC裂隙渗流命令流汇总223

7.2.1 定义流体参数224

7.2.2 求解初始状态224

7.2.3 运行耦合分析224

7.2.4 常用命令汇总225

7.3 工程实例分析230

7.3.1 工程概况230

7.3.2 数值模型与计算条件231

7.3.3 计算成果分析235

7.4 本章小结238

第八章 节理岩体动力特性离散元分析及应用239

8.1 3DEC中有关阻尼设置239

8.1.1 动力系统的阻尼设置239

8.1.2 时间步242

8.1.3 网格尺寸要求242

8.1.4 动力边界条件设置243

8.1.5 自振频率与模态分析246

8.2 一维应力波节理面传播理论分析247

8.3 二维波穿越节理面的波动效应数值模拟研究251

8.3.1 二维波穿过节理面数值模拟研究251

8.3.2 节理计算模型252

8.3.3 节理面参数对不同几何点的透射率影响253

8.3.4 结论257

8.4 基于节理面波场等效的刚度参数取值研究257

8.4.1 应力波穿越节理面波场258

8.4.2 节理刚度确定的波场等效法259

8.4.3 线性节理刚度等效模拟261

8.4.4 影响因素分析262

8.4.5 研究结论263

8.5 爆破施工对倾倒变形体影响研究264

8.5.1 岩石边坡爆破分析中考虑的问题264

8.5.2 计算模型265

8.5.3 计算结果分析266

8.5.4 计算命令流解释273

8.6 本章小结275

第九章 深埋条件下高应力破坏与岩爆风险分析277

9.1 深埋地下工程潜在问题与分析方法277

9.2 锦屏大理岩脆-延转换特征与Hoek-Brwon本构描述282

9.2.1 埋深大理岩室内试验与力学特性285

9.2.2 脆-延-塑本构模型288

9.2.3 围岩破损判别准则292

9.2.4 案例分析（一）294

9.2.5 案例分析（二）302

9.3 岩爆类型与岩爆风险评估方法308

9.3.1 岩爆类型308

9.3.2 岩爆风险评价方法309

9.3.3 案例分析（一）311

9.3.4 案例分析（二）323

9.4 本章小结328

第十章 倾倒变形体破坏机制离散元分析及应用329

10.1 工程中的倾倒变形破坏329

10.2 倾倒变形边坡各影响因素分析330

10.2.1 计算模型与岩体参数331

10.2.2 坡高影响分析331

10.2.3 坡角影响分析334

10.2.4 反倾结构面倾角影响分析335

10.2.5 反倾结构面强度参数的影响分析338

10.2.6 坡面与反倾层面走向夹角影响分析340

10.3 倾倒变形边坡处理方案评估342

10.3.1 地质条件342

10.3.2 监测数据343

10.3.3 数值分析349

10.4 典型命令流分析354

10.5 结论355

第十一章 柱状节理岩体力学特性离散元分析356

11.1 UDEC/3DEC与柱状节理岩体工程的渊源356

11.2 UDEC/3DEC帮助手册中的柱状节理玄武岩验证案例357

11.2.1 命令流中解析解的推导363

11.2.2 命令流中的参数取值365

11.2.3 规则柱状节理的离散元分析367

11.3 不规则柱状节理的离散元模拟368

11.3.1 柱状节理构造和Voronoi图形368

11.3.2 UDEC/3DEC中的Voronoi369

11.3.3 不规则柱状节理玄武岩的UDEC模拟371

11.3.4 不规则柱状节理的3DEC数值承压板试验模拟375

11.3.5 3DEC在柱状节理玄武岩工程中的应用379

11.4 本章小结384

第十二章 3DEC学习与使用经验385

12.1 3DEC学习交流及程序开发385

12.2 3DEC数值模拟常见问题分析388

12.2.1 自编程序可能出现的运行错误388

12.2.2 3DEC模型运算中可能问题389

12.3 如何学好3DEC390

主要参考文献391