1.3 UDEC算例
1.3.1工程概况
某隧道位于一包含高角度连续节理岩体内，节理倾角为50度，平均间距为7m，隧道为一半径为9m的圆形隧道。贯穿于开挖面内的一垂直断层，在隧道拱顶形成了一个三角楔形体。
本算例使用UDEC的结构单元逻辑来模拟喷射混凝土和锚杆联合支护的圆形隧道开挖问题。
1.3.2构建模型
隧道埋深451m，为半径9m圆形隧道，本次计算模型左右边界取41m，隧道至上下边界也取41m。总的来说，模型长100m，宽100m。计算模型如图1-1所示。
图1-1 UDEC计算模型
1.3.3计算参数
在包含高倾角节理和垂直断层的岩体内进行圆形开挖的UDEC模型岩体、节理和断层参数如下所示：
表1-1 完整岩石物理力学参数
密度Dens
（kg/m3） 体积模量K
（Gpa） 剪切模量G
（Gpa）
2500 1.5 0.6
表1-2 节理、断层物理力学参数
法向刚度KN
（Gpa/m） 切向刚度KS
（Gpa/m） 抗拉强度jten
(Pa) 粘聚力c
（Pa） 摩擦角φ
（º）
2 2 100 100 10
表1-3 喷射混凝土物理力学参数
密度dens（Kg/m3） 弹性模量E/Gpa 泊松比ν 拉伸屈服强度
（Mpa） 残余屈服强度
（Mpa） 抗压屈服强度（Mpa）
2500 21 0.15 2 1
4
表1-4 岩体和喷射混凝土接触面物理力学参数
法向刚度KN
（Gpa/m） 切向刚度KS
（Gpa/m） 抗拉强度jten
(Mpa) 粘聚力c
（Mpa） 摩擦角φ
（º）
1 1 1 1
45
表1-5 锚杆物理力学参数
锚杆模量（Gpa） 极限抗拉强度(MN) 浆液粘结刚度
(GN/m/m) 浆液黏聚强度(MN/m)
100 10 1 1
作为演示的目的，隧道开挖和支护是瞬时发生的。本算例共两种支护分析被计算：第一，只施加喷射混凝土衬砌；第二，喷射混凝土和锚杆联合提供支护。
基于UDEC煤体深孔预裂控制爆破数值模拟研究
谢烽;曹攀;郝永亮
【摘 要】通过定义煤体爆破损伤本构模型，利用fish语言编写计算代码，选择高斯脉冲函数作为爆炸波输入动力荷载，设置静态边界条件和对称边界条件，划分有限差分网格，建立了UDEC煤体深孔预裂控制爆破损伤模型，分析了煤体中距炮孔不同距离处爆炸应力波传播规律以及煤体爆破损伤区的扩展过程。研究结果表明：煤体中爆炸应力波随径向裂隙的扩展呈非线性指数衰减；煤体爆破损伤的最大损伤半径为3 m，且炸药起爆至煤体损伤破坏时间很短，大约为5·11 ms；煤体深孔预裂控制爆破最优炮孔间距为6 m。%The UDEC coal deep-hole preplitting
blasting damage constitutive model of coal seam was set up by means of
using fish language to edit calculation code,choosing Gaussian source
function as input of explosive waves dynamic loading,applying quiet
boundaries and dividing blocks into deformable triangular finite-difference
zones. Through analyzing the propagating laws of blasting stress wave in
coal seam and the expansion of blasting damage zone,the results shows
that the explosion stress waves propagated as a nonlinear-exponential
dissipation trend. Mean-while,the radius of explosion damage in coal seam
菜单驱动模式运行离散元
1、菜单驱动模式运行离散元
对于Itasca加码图形界面是一个菜单驱动的图形界面开发，以协助助用户掌握Itasca代码。
在UDEC中，UDEC—GIIC很容易与点和点击式操作，以访问所有的命令和设施。该GIIC结
构是专门用来模拟预期的Windows功能，并允许显示的项目相对应的离散元操作的一般性鼠标
性操作。你可以能够立即使用UDEC解决问题，无须通过命令来选择你需要的分析。本节提供
了一个GIIC的介绍，并包括一个简单的教程，以帮助您开始。你会注意到在GIIC主菜单栏中
一个帮助菜单。帮助按钮还包括在GIIC中的每一个工具，并且帮助窗格可以通过在模型工具标
签上右击打开。咨询帮助意见可以得到具体的GIIC功能的详细信息。
图1-1 UDEC—GIIC主窗口 在利用UDEC进行全面的项目分析之前，我们强烈建议你阅读离散元用户指南和核查问题
和示例应用程序，从而对离散元模型、分配材料特性、模型的初始条件和计算程序获得一个一
般性的认识和理解。
1.1进入GIIC并选择分析选项
在开始/程序/Itasca/udec菜单中，当UDEC加载时，你可以选择“UDEC 4.01 with GIIC”，
自动启动GIIC。或者，您可以在打开UDEC时，如果你在文本模式下，你可以在“udec>”提
示下键入“giic”命令。GIIC主窗口如图1.1所示。
该代码名称和当前版本号印在标题栏中的窗口顶部，主菜单栏位于标题栏下方的位置。在
主菜单栏下方有两个窗口：一个资源窗口和一个模型视图窗口。资源窗口包括四个以文本为基
本信息的标签。“console”（控制台）标签显示文本输出和允许命令行输入（在窗口的底部）。
“record”窗口显示生成当前模型项目状态的命令的记录。该记录以“项目树”的形式，显示保
存文件之间的变化。保存状态显示在树状结构。数据可以作为离散元组命令形式导出到数据文
件，命令组代表所分析的问题。“FISH”窗口可以打开FISH编辑器，能方便执行FISH的功能。
大众矿围岩运移的UDEC数值模拟
安阳大众煤业有限责任公司工作面的现场矿压研究,一般采用的研究方法是测定支柱工作阻力、顶煤在工作面的位移表现、顶煤及顶板的深基点位移,由于受到各方面因素的限制,比如说测试手段的限制,而且测试数据只能反映某一些方面或某几方面的规律,基于这些观测研究,不能对顶板活动有一个全面的了解。采用相似模拟的研究方法,虽然在某些方面能取得很好的效果,但是,模拟的成本高,特别是三维模拟,每一个模型的实验周期经较长,并且一次只能模拟一种状态。近些年来,随着数值模拟的发展,采用这种方法来取代一部分的相似模拟,在某些方面,能得到相似模拟所达不到的效果。为了更全面地从各个方面研究大众煤业*****开采工作面的岩层移动及应力分布规律,采用UDEC对采场围岩进行模拟。
1 UDEC的基本原理
UDEC是针对非连续介质模型的二维离散元数值计算程序,UDEC(Universal Distinct Element code)有近三十年的发展历史,在1996年推出了最新的UDEC3.0版本。它应用于计算机计算主要包括两方面的内容:一是离散的岩块允许大变形,允许沿节理面滑动、转动和脱离冒落;二是在计算的过程中能够自动识别新的接触。
在UDEC中块可以是刚性的或者是变形的,接触是变形的。二维的UDEC既可以用于解决平面应变问题也可以用于解决平面应力问题;UDEC既可以解决静态问题也可以解决动态问题。
UDEC是应用基于拉格朗日的显示差分法求解运动方程和动力方程,UDEC的运动方程和动力方程如下。
根据牛顿第二定律,并由中心差分格式得速度方程
当考虑体力时,对于二维块体,根据牛顿第二定律,并由中心差分式得速度方程：
式中:为块体质心角速度;
I为块体的转动惯量;
为块体上的转动惯量和;
为块体质心的速度;
为重力加速度(体力)。
