案例34：砂土中的断层破裂扩展

本案例主要介绍了非标准边界条件的应用以及流动法则对摩擦材料，比如砂的破坏运动学的影响，案例中考虑的问题主要是受到Anastasopoulos等（2007）的研究的启发。如图34.1所示，在正断层构造中，右壁和底壁在给定的倾角 α_N 下逐渐向下移动，直到发生破坏；在逆断层构造中，右壁和底壁在给定的倾角 α_R 下逐渐向上移动。

图34.1 正断层和逆断层；灰色墙体是不可移动的，红色墙体进行位移；所有墙体都假定是刚性体

在OptumG2中，位移边界条件可以仅对结构单元进行添加。对于本案例的问题，可移动墙体采用刚性板进行模拟，如图34.2所示，而完全支撑用来模拟不可移动的墙壁。然后，从右下角，另一刚性板沿着与断层方向（α_N 或 α_R ）相对应的方向向下延伸。在该板的末端，可以在局部坐标系中施加位移边界条件，以允许整个刚性板仅沿着由延伸板给出的方向进行移动。

图34.2 断层扩展构造（逆断层），水平向的划分仅仅基于可视化目的

然后，考虑了正断层和逆断层的倾角为α_N  = α_R = 60°。采用的材料为软件默认的松散砂土（Loose Sand），流动法则为非相关联（φ=30°，ψ＝0°）。分析采用的是乘数弹塑性分析，网格单元类型为6-高斯节点，网格单元数量为10000个。

分析过程的最终状态下的变形和塑性乘数场如图34.3所示，结果与Anastasopoulos等（2007）的实验结果非常吻合。

图34.3 快破坏时的正断层（上）和逆断层（下）构造