(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院 重慶 400074)

引言：

FLAC3D是一款有限差分軟件，在巖土工程數(shù)值模擬方面的實(shí)用性與專業(yè)性目前已得到廣泛證實(shí)，其擁有強(qiáng)大的計(jì)算功能，以及完善的模擬功能，特別是對(duì)于巖土專業(yè)涉及到的非線性和大變形問題擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。而針對(duì)地震等動(dòng)力問題，F(xiàn)LAC3D采用完全非線性的分析方法，克服了傳統(tǒng)的基于等效線性方法的某些局限，其結(jié)果更易于為巖土地震工程師所接受[1-2]。FISH是FLAC3D內(nèi)置的一種語言系統(tǒng)，是FLAC3D運(yùn)行交互使用的重要基礎(chǔ)。基于FISH語言命令流使用者可完成所需求的目的。本文采用fish語言對(duì)原始記錄El Centro波進(jìn)行校正并提供了一種按特定時(shí)刻保存動(dòng)力模型的方法。

一、調(diào)用fish語言的基線校正方法

地震波加速度在記錄的過程中，易于受到儀器靈敏度、環(huán)境背景等影響，將輸入的加速度進(jìn)行積分得到的最終速度和最終位移不為0，這就是所謂的極限漂移現(xiàn)象。因此，在輸入地震波之前應(yīng)該進(jìn)行基線校正，以保證輸入時(shí)程曲線終值時(shí)刻速度與位移歸零，消除漂移現(xiàn)象[3-4]。從經(jīng)傳統(tǒng)零線校正處理的加速度時(shí)程出發(fā),對(duì)于頻繁遇到的積分位移漂移現(xiàn)象,直觀方法是采用多項(xiàng)式去擬合位移的均值線,位移點(diǎn)應(yīng)在該均值線兩側(cè)分布,然后所有積分位移點(diǎn)減去相應(yīng)時(shí)刻的均值點(diǎn)即獲得消除零線漂移的修正積分位移時(shí)程,稱為漂移消除。

在FLAC3D地震動(dòng)力分析中，進(jìn)行基線校正是通過在原始加速度時(shí)程上增加一個(gè)低頻率的波形(多項(xiàng)式或周期函數(shù))，使最終的速度和位移均為0。其中，通過對(duì)比大量積分位移時(shí)程擬合曲線，以位移點(diǎn)在均值線兩側(cè)均勻分布為基準(zhǔn)，四次多項(xiàng)式模擬的情況較好；而采用周期函數(shù)即是在原波形基礎(chǔ)上加入低頻正弦波使速度、位移時(shí)程均能歸零?；€校正通常可通過Seismo Signal軟件進(jìn)行，但該軟件版權(quán)往往受限，操作亦有不便。筆者在此提供一種使用fish的基線校正方法。以人類歷史上記錄的第一條地震波El Centro波的前8s為例，采用的FISH語言代碼如下：

table 1 read el8.txt

call int.fis

@integrate(1,2)

@integrate(2,3)

call baseline.fis

set @itab_unc=1 @itab_corr=10 @drift=0.1635 @ttime=8 @itab_cvel=4

@baseline

@integrate(4,5)

@integrate(5,6)

call baseline.fis

set @itab_unc=5 @itab_corr=10 @drift=-0.216 @ttime=8 @itab_cvel=7

@baseline

@integrate(7,8)

上述代碼中，“table read”是將所記錄的地震原始加速度時(shí)程輸入，通常以0.02s作為時(shí)間間隔，置于table 1中儲(chǔ)存；“int.fis”是FLAC3D內(nèi)置的積分函數(shù)，通過調(diào)用它可實(shí)現(xiàn)加速度時(shí)程、速度時(shí)程以及位移時(shí)程之間的轉(zhuǎn)換。

校正前的El-Centro的位移表現(xiàn)出明顯的漂移現(xiàn)象,終點(diǎn)時(shí)刻的速度也不歸零.采用文中校正方法對(duì)其進(jìn)行校正,校正后該波的加速度峰值并沒有改變.,終點(diǎn)時(shí)刻的速度、位移均可以很好的歸零,幾乎不存在偏量。與Seismo Signal校正的位移時(shí)程對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩種方法波形相似，前者峰值更大，終點(diǎn)時(shí)刻偏量更小。

二、按特定時(shí)刻保存動(dòng)力模型的編程處理

FLAC3D地震動(dòng)力分析相對(duì)比較復(fù)雜，同樣以前8s的El Centro地震波，若按照傳統(tǒng)的分析方法，求解命令為“solve age 8”,僅能得到地震波加載過程完全結(jié)束后的模型，由于FLAC3D的非線性分析方法能夠自動(dòng)模擬不可逆位移與永久變形，上述不足就易于被忽視。然而地震波峰值時(shí)刻的變形與應(yīng)力狀態(tài)同樣十分重要。因此，筆者編寫了如下的FISH語言能夠滿足按特定時(shí)刻保存動(dòng)力模型的需求。

define solve_agesloop n(1,400)ttt=0.02*nsave_file='動(dòng)力'+string(ttt)+'s.sav'commandsolve age @tttendcommandcaseof ncase 106commandsave @save_fileendcommandcase 107commandsave @save_fileendcommandcase 108commandsave @save_fileendcommandcase 109command save @save_fileendcommandcase 123commandsave @save_fileendcommandcase 124commandsave @save_fileendcommandcase 125commandsave @save_fileendcommandcase 126commandsave @save_fileendcommandendcaseendloopend@solve_agessave dongli

在動(dòng)力分析中用上述函數(shù)替換求解命令“solve age 8”，得到的多個(gè)模型結(jié)果。這樣為計(jì)算結(jié)束后調(diào)用中間各類云圖結(jié)果提供了極大便利。

三、結(jié)語

FLAC3D作為通用的巖土工程數(shù)值模擬軟件，在進(jìn)行大型三維動(dòng)力分析之時(shí)過程相當(dāng)繁雜甚至存在一定局限性。

利用fish語言所得到的校正后的El-Centro地震波時(shí)程曲線，通過與經(jīng)Seismo Signal校正的同一條地震波曲線對(duì)比分析，對(duì)加速度峰值的影響更小，終值時(shí)刻的位移偏量更小，并經(jīng)過實(shí)例驗(yàn)證效果較好。

基于FISH函數(shù)提供了一種一種按特定時(shí)刻保存動(dòng)力模型的方法。能夠調(diào)用準(zhǔn)確峰值時(shí)刻的各類中間結(jié)果，動(dòng)力分析便利性得到提高。