1. 引言
当输入imass本构模型(model configure imass)的材料参数时,有时会出现错误信息:"the calculated initial Young's modulus is less than the minimum Young's modulus", 意思是计算的初始杨氏模量小于最小的杨氏模量,这显示输入的模量值太低,需要适当提高这个值或显式地定义最小杨氏模量。
zone cmodel assign imass
zone property density 2500
zone property in_mod_youngintact 2.50e10
zone property in_stren_gsi 45.0
zone property in_stren_mi 15.0
zone property in_stren_ucsi 60e6
zone property in_weak_multecrit 1.0
2. 计算原理
imass本构模型输入的是岩石的弹性模量值in_mod_youngintact,这个值采用Hoek and Diederichs’ (2006)关系式计算初始的岩体模量。
3. 当前的模量
因为imass本构模型是一个应变软化模型,因而弹性模量是变化的,emer_mod_young用来显式当前的弹性模量。
4. IMASS模型
IMASS代表着Itasca Constitutive Model for Advanced Strain Softening,它是Itasca咨询公司发展的高级应变软化模型,用来表示岩体开挖引起围岩应力变化的反应。IMASS表示了边坡、崩落、矿柱、空场和其它开挖围岩的损伤程度,通过连续计算岩体从完整的、节理化的和/或脉状岩石到离散的、块状的材料的渐近破坏和解体。IMASS起源于自然崩落采矿法的采矿进程研究,以经验关系式Hoek-Brown准则为基础,使用应变和单元相关的属性,反映了岩体发生塑性变形时体积变化的影响。基于先前发展的CaveHoek本构模型,IMASS能够确切模拟复杂应力路径下的岩石质量行为,特别是脆性岩石行为。
IMASS的主要特性有:
(1) 双重软化行为:IMASS模型包含两个软化包络,分别代表岩体在达到峰值强度后的损伤和随后的扰动。这一特性对于准确描述地下及地表采矿应用中的岩体后峰值行为至关重要。
(2) 应变依赖性:IMASS模型使用应变依赖的材料属性,随着应变的增加,岩体强度会逐渐降低到某一残余水平。
(3) 适用范围广泛:该模型可用于模拟边坡、矿柱、空场等多种开挖形式的岩体反应,尤其是在崩落采矿法中展现出其独特优势。
5. 总结
IMASS是由Itasca咨询公司开发的一种高级应变软化模型,旨在模拟岩体在开挖引起的应力变化下的反应。该模型通过两个软化(或残余)屈服包络来表示围绕开挖、边坡或崩落过程中的损伤,能够有效地描述岩体从完整、节理化和/或脉状岩石到离散、块状材料的逐步破坏与解体。IMASS模型基于经验关系,使用应变和单元尺寸相关的属性,反映了岩体在经历塑性变形时的体积变化影响。该模型特别适用于脆性岩石行为的模拟,并能够准确捕捉复杂应力路径下的岩石质量行为。IMASS模型为岩体工程中复杂问题的解决提供了强有力的工具。通过模拟岩体的应变软化特性,IMASS模型在边坡稳定性、矿柱设计和崩落采矿等领域展示了广泛的应用潜力。