在ABAQUS 中,获得地应力场平衡状态要赋予初始条件并经历一个荷载步的分析,荷载步命令为*STATIC 或者*GEOSTATIC,当进行渗流—应力耦合分析时,这两个命令等价于稳态的*SOIL 命令,分别平衡孔隙水压力和有效应力。

一般在荷载步中施加重力荷载以及一些其他等效荷载,而初始条件即

初始应力场一般可以采用下面3种方法给出:

①*INITIAL CONDITIONS,TYPE=STRESS,INPUT=FILENAME.INP;

②*INITIAL CONDITIONS,TYPE=STRESS,GEOSTATIC;

③*INITIAL CONDITIONS,TYPE=STRESS,GEOSTATIC,USER。

方法①中的文件FILENAM E.INP 获取方法为:首先将已知边界条件施加到模型上进行正演计算,然后一般是将计算得到的每个单元的应力外插到形心点处并导出6 个应力分量(也可以导出积分点处的应力分量,视要求平衡的精确程度而定)。其所采用的几何模型可以考虑地表起伏不平的情况以及岩土材料极其不均匀的情况,适用范围广。但由于外插的应力有一定误差,因此采用弹塑性本构模型时,可能会导致某些点的高斯点应力位于屈服面以外,当大面积的高斯点上的应力超出屈服面之后,应力转移要通过大量的迭代才能完成,而且有可能出现解不收敛的情况。在仅考虑自重情况下只能考虑受泊松比的影响带来的侧压力系数效应,因此平衡后的效果不一定很理想,但无疑其适用性很强。

方法②需给出不同材料区域的最高点和最低点的自重应力及其相应坐标。所采用的几何模型一般较规则,表面大致水平,地应力平衡的好坏一般只受岩体密度的影响,无论采用弹性或弹塑性本构模型都能很好的达到平衡,可以不必局限于仅受泊松比的影响,能够通过考虑水平两个方向的侧压力系数值来施加初始应力场。计算速度快,收敛性好。缺点就是不能够很好平衡具有起伏表面的几何模型,需知道平整

后模型的上覆岩体自重。

方法③采用用户子程序SIGINI来定义初始应力场,可以定义其为应力分量为坐标、单元号、积分点号等变量的函数,要达到精确平衡需已知具体边界条件,在实际中应用较少。通过比较,在模型能够得到简化的情况下,采用第二种方法具有较好的收敛特性,足够满足工程需要。