第三章 邊坡淺基礎極限分析方法
3.3 有限元素分析程式介紹
3.3.3 後處理程序的內容與步驟
依據中間計算分析程序所輸出的檔案，可以後處理程序針對所選 擇之群組或整體元素做以下不同之表示。再輸入後處理執行指令 peg2d 後，可觀看以下之圖形:
（a）等值位移分佈圖，包括 x、y 和 z 各方向及總位移等值位移 分佈圖（b）等值應力分佈圖，包括最大主應力、最小主應力、
中間主應力及剪力之等值應力分佈圖（c）應力場之分佈圖（d）位移 場之分佈圖（e）塑性區之範圍表示（f）位移變形之分佈圖。判斷在 哪一個階段計算增量達破壞，進而求出極限承載力上限值。
確定了極限承載力上限值之後，接著進行出圖的程序，需要以下 四種圖形:(a)塑性區範圍之表示(b)位移變形之分佈圖(c)位移場之分 佈圖(d)等值位移分佈圖，包括 x、y 和 z 各方向及總位移等值位移分 佈圖。其中(a)塑性區範圍之表示、(b)位移變形之分佈圖，經由輸入 後處理執行指令peg2d 出圖，而(c)位移場之分佈圖、(d)等值位移分 佈圖，則是輸入後處理執行指令f peg2d 出圖，之後將所要出之圖形 以A4 大小存成 PS 檔。
最後使用CorelDRAW 軟體，將 PS 檔圖形解散群組，再將所需 之圖層線條加粗，經由排版之後，接著使用輸出指令，將PS 檔改為 JPEG 檔後，即可儲存。
61
表3.1 淺基礎位於邊坡坡緣處(b/B=0 且 β=60°)之有限元素分析輸入 檔
Nom de l'ETUDE : c1 Nom du CALCUL : d1
COOR 2 1 ELEM 2 1
a1 10 1 0.18000E+02 0.10000E+05 0.30000E+00 0.10000E+07 0.30000E+02 0.30000E+02
a2 10 1 0.18000E+02 0.10000E+05 0.30000E+00 0.10000E+07 0.30000E+02 0.30000E+02
a3 10 1 0.18000E+02 0.10000E+05 0.30000E+00 0.10000E+07 0.30000E+02 0.30000E+02
a4 10 1 0.18000E+02 0.10000E+05 0.30000E+00 0.10000E+07 0.30000E+02 0.30000E+02
a5 10 1 0.18000E+02 0.10000E+05 0.30000E+00 0.10000E+07 0.30000E+02 0.30000E+02
a6 10 1 0.18000E+02 0.10000E+05 0.30000E+00 0.10000E+07 0.30000E+02 0.30000E+02
a7 10 1 0.18000E+02 0.10000E+05 0.30000E+00 0.10000E+07 0.30000E+02 0.30000E+02
a8 10 1 0.18000E+02 0.10000E+05 0.30000E+00 0.10000E+07 0.30000E+02 0.30000E+02
a9 10 1 0.18000E+02 0.10000E+05 0.30000E+00 0.10000E+07 0.30000E+02 0.30000E+02
a10 10 1 0.24000E+02 0.10000E+07 0.30000E+00 0.10000E+09 0.00000E+00 0.00000E+00
in 1 2 1 1
0.10000E+05 0.10000E+05 0.10000E+01 0.30000E+02 0.30000E+02 in 2 2 1 1
0.10000E+05 0.10000E+05 0.10000E+01 0.30000E+02 0.30000E+02 in 3 2 1 1
0.10000E+05 0.10000E+05 0.10000E+01 0.30000E+02 0.30000E+02 in 4 2 1 1
0.10000E+05 0.10000E+05 0.10000E+01 0.30000E+02 0.30000E+02 in 5 2 1 1
0.10000E+05 0.10000E+05 0.10000E+01 0.30000E+02 0.30000E+02 In6 2 1 1
0.10000E+05 0.10000E+05 0.10000E+01 0.30000E+02 0.30000E+02
62 In7 2 1 1
0.10000E+05 0.10000E+05 0.10000E+01 0.30000E+02 0.30000E+02 In8 2 1 1
0.10000E+05 0.10000E+05 0.10000E+01 0.30000E+02 0.30000E+02 COND 2
2 30
391 671 411 675 412 679 413 683 414 687 415 691 416 695 417 699 418 703 419 707 420 711 421 715 390 401 802 443 803 400
1 0
2 45
390 717 422 721 423 725 424 729 425 733 426 737 427 741 428 745 429 749 430 753 431 757 432 761 433 765 434 769 435 773 436 777 437 781 438 785 439 789 440 793 441 797 442 801 401
0 1 NUL
0 CHAR 2
5 3
1284 1285 1295 1285 1286 1301 1286 1287 1305 1287 1288 1309 1288 1283 1313
PUR
-0.74100E+01
TCNL 2
10 1000 0.100E-02 0 1 1 1
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
63
(a)
(b)
圖3.1 基礎位於水平地表(兩個三角形與單一對數螺旋) (a)破壞機制 示意圖與(b)位移示意圖(Atkinson , 1981)
64
(a)
(b)
圖3.2 基礎位於邊坡坡緣處(兩個三角形與單一對數螺旋) (a)破壞機 制示意圖與(b)位移示意圖(Atkinson , 1981)
65
圖3.3 不考慮土體單位重之邊坡破壞機制示意圖 (Donald & Chen , 1997)
圖 3.4 假設的 M1 破壞機制(Soubra ,1999)
χ μ
A
B
C
μ μ
x y
O D
q
χ μ
A
B
C
μ μ
x y
O D
q
C
D n
α1
A B
θ θ
β1
d1 αi
l1
li i βi
di
βn ln
αn
dn μ=45°-φ/2
66
(a)
(b)
圖 3.5 (a)M1 機制下的速度場(b)速度場圖(Soubra ,1999)
C
φ
A B
V0
D
φ V01 V1 φ
φ
Vn φ Vi,j+1
Vi
Vi
Vi,j+1 Vi+1
V0
Vl
V01
π/2-(β1-θ-φ)
π/2-(θ-φ)
β1-2φ
αi+βi-βi+1
βi+1-2φ
π-αi-βi+2φ
67
圖 3.6 假設的 M2 破壞機制(Soubra ,1999)
圖 3.7 M2 破壞機制之自由體圖(Soubra ,1999)
A B ln
C d1
di
dn n
li i
l1 l β1 α1
βi
αi
αn
βn
PE
KhPE Khq q
KhWi
Wi
68
圖3.8 基礎位於水平地表(a)試驗破壞照片與(b)示意圖 (Chang，2008)
圖3.9 基礎位於水平地表假設破壞機制(Chang，2008)
69
圖 3.10 基礎位於傾角小於 45 -2
° 邊坡坡頂(a)破壞照片與(b)示意圖
φ
(Chang，2008)
圖3.11 基礎位於傾角小於 45 2
° − 邊坡坡頂破壞機制圖
φ
(Chang，2008)70
圖3.12 基礎位於傾角大於 45 -2
°
φ
邊坡坡頂(a)破壞照片與(b)示意圖(Chang，2008)
圖 3.13 基礎位於傾角大於 45 -2
°
φ
邊坡坡頂破壞機制圖(Chang，2008)71
圖3.14 有限元素分析程式之執行流程
前處理程序
依據分析之範圍，自動產生元素網格
元素矩陣最佳化
依不同組成律模式，輸入各模式參數
定義運算方式、疊代數目值及容許精度值
輸入欲讀取及輸出之檔名
讀取前處理之資料檔
收斂 不收斂，繼續疊代至收斂
輸出
等值位移分佈圖 等值應力分佈圖 應力場分佈圖 位移場分佈圖 塑性區範圍表示 位移變形分佈圖
中間計算分析程序
後處理程序
72
圖3.15 定義分析邊界範圍及群組分佈圖
(20,25) (30,25)
(25 ,11.4703) 圖 3.16 獨立群組示意圖
q
u群組a10
群組 a8 群組a1
群組a2~a7 群組a9
以滾接邊界將邊界上各節點之水平方向及 垂直方向自由度予以束制
分析之邊界範圍(0,0)→(100,100)
a1
73
(20,25) (30,25)
(25,11.4703)
圖3.17 有限元素分析網格圖之製作 三角形網格(T6)
四邊形網格(Q8)
塊體元素群組a1~a10 及界面元素群組編號 11~18 之完整結合
74
圖3.18 產生界面元素之示意圖
圖3.19 螺旋線部分結合示意圖
第2 個群組(a2) 第1 個群組(a1)
群組編號為11 兩塊體元素邊界假設 為界面元素產生處
第2 個群組(a2)
群組編號為11
第3~7 個群組(a3~a7)
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