Mô hình Ubiquitous joint trong FLAC

Ubiquitous joint model được sử dụng để mô phỏng đặc điểm dị hướng độ bền của vật liệu. Mô hình Ubiquitous trong FLAC hay PHASE chính là mô hình Jointed Rock trong PLAXIS.

Để tính toán phân tích ổn định của khối đá có tính dị hướng (có chứa nhiều mặt yếu như các khe nứt, các mặt phân lớp phân lớp hay bị đá bị phân phiến), chúng ta có nhiều cách giải quyết khác nhau.

Cách thứ nhất là mô phỏng chi tiết tất cả các mặt không liên tục trong khối đá. Việc này tương đối phực tạp, thứ nhất là do bản thân việc xác định các mặt yếu  trong khối đá không hề đơn giản để có được đánh giá chính xác về các mặt yếu. Thứ nữa là việc xét và đưa các mặt yếu này vào mô hình số cũng rất phức.

Cách thứ hai là mô hình hóa khối đá có chứa các đới yếu bằng cách xét một khối đá liên tục có tính chất tương đương. Mô hình Ubiquitous Joint sẽ giúp chúng ta giải quyết được vấn đề này.

Hình 1: Đá biến chất bị phân phiến thành các dải song song có thành phần khoáng vật khác nhau

Hình 2: khối đá mái dốc bị nứt nẻ mạnh do hệ khe nứt song song

‘Ubiquitous’ tiếng anh nghĩa là rộng khắp, ở đây tên mô hình này có thể việt hóa thành ‘mô hình khe nứt phân bố đều’, nghĩa là các khe nứt có thể có mặt ở bất cứ điểm nào trong khối đá chứ không có vị trí cụ thể. Dùng mô hình này đồng nghĩa với việc coi khối đá đang xét là khối đá liên tục có hệ thống khe nứt hay mặt yếu phân bố đều rộng khắp theo một quy luật nhất định.

Mô hình Ubiqutous được dùng trong FLAC để xét sự có mặt của các mặt yếu như khe nứt, đới yếu, mặt phân lớp… trong vật liệu theo mô hình MC. Chảy có thể xảy ra ở trong phần đá cứng hoặc mặt yếu, tùy thuộc vào điều kiện ứng suất. Việc xét và tính toán này cụ thể thế nào thì Wasabi không biết đâu, đau đầu lắm. Chỉ biết nôm na là khi tính toán, FLAC sẽ phân tích các thành phần ứng suất theo cái góc nghiêng của hệ mặt yếu đó, qua đó sẽ đánh giá được khi nào thì vật liệu đạt trạng thái tới hạn.

Điều kiện áp dụng: áp dụng khi khối đá bị phân phiến thành các lớp song song có thành phần và tính chất khác nhau, hoặc khi khối đá bị nứt nẻ mạnh, các khe nứt phân bố đều và song song song.

Các thông số đầu vào cho mô hình

Các thông số của đá liền khối:

-   Mô đun đàn hồi khối K,

-   Khối lượng riêng r,

-   Lực dính c,

-   Góc ma sát trong f,

-   Góc nở y,

-   Mô đun đàn hồi cắt G,

-   Cường độ kháng kéo s^t

Các thông số của hệ các mặt yếu (của vật liệu mặt yếu):

-   Khối lượng riêng rj,

-   Góc nghiêng của hệ mặt yếu q_j*,

-   Lực dính c_j,

-   Góc ma sát trong f_j,

-   Góc nở y_j,

-   Cường độ kháng kéo của khe nứt hay mặt yếu s_jt

(* trong FLAC, góc nghiêng được tính là góc so với trục x theo ngược chiều kim đồng hồ)