大型水电工程中的岩质高边坡往往具有边坡高陡、工程地质条件极为复杂的特点。高陆边坡构成了水电工程的区域环境，地震作用下边坡的稳定性对工程结构的安全至关重要。某土质边坡如图1所示（单位：m），材料模量6e8 Pa，泊松比0.3，岩土颗粒密度为2800 kg/m3，孔隙比0.4，渗透系数5e-5m/s。在边坡底部施加一频率为5Hz的正弦地震波，幅值0.5m/s2，试采用数值模拟研究高陡边坡对地震动加速度峰值的放大作用。
图1 土质边坡示意图
- 模型建立
根据土质边坡示意图在ABAQUS软件中建立草（图2(a)）后创建模型（图2(b)），对模型赋予相应的材料属性（图2(c)），进行网格剖分后（图2(d)）输出相应的模型inp文件和背景线igs文件，方便后续文件的导入。
(a)
(b)
(c)
(d)
图2 土质边坡模型的建立: (a) 草图绘制，(b) 模型创建，(c) 材料指派，(d)网格剖分
- 模型前处理
2.1 导入模型及背景线
在LoadMesh中选择Abaqus，在弹出的文件选择对话框中选择Abqus输出的模型inp文件，双击或点击打开按钮。在弹出的对话框中将流体节点阶次设置为0，点击Ok按钮确认选择，。导入模型文件后，为了方便对数值模型添加边界条件，在LoadBackground中选择Outer Boundary将从Abaqus导出的背景线igs文件导入。
2.2 设置边界条件
针对于该土质边坡模型，其左右两侧的边界为X方向位移固定，其底部边界为X、Y方向位移固定，同时在Y方向上施加值为-9.806 m/s2的重力加速度，如图3(a)、(b)和(c)所示完成相应的设置。
(a)
(b)
(c)
图3 边界条件的设置：(a) 左右X位移固定，(b) 底部X、Y位移固定，(c) Y方向重力加速度的添加
2.3 设置水动力边界条件
由于本案例不考虑流节点，因此在Loads下属的HydroDynamics中选择No Hydro，并在弹出的对话框选择Yes，如图4所示。
图4 水动力边界条件的设置
2.4 设置材料属性
根据相应的材料参数，在Material下属的相应部分进行材料参数的设置，如图5所示。
图5 材料参数的设置
2.5 设置求解器类型
点击Solver，在弹出的对话框中，将求解器的类型设置为Dynamic，如图6所示。
图6 求解器的设置
2.6 设置地震波参数
选择Earthquake中的Earthquake Liabrary，在Eartjquake Liabrary的选项卡中进行地震波的设置，如图7所示。首先勾选需要进行设置的方向，勾选完成后双击左侧地震库中的地震波， X方向可以选择NS、EW方向的地震波，Y方向选择UD方向的地震波，并通过调整X Factor (Y Factor) 调整地震波的加速度峰值，保持X、方向幅值的一致性。X、Y方向的地震波分别设置完毕后，本案例将地震波作用的起始时间Initial Time设置为0s。
图7 地震波参数的设置
2.7设置时间步
点击Time step中step 1下面Sub_step 1设置时间步，具体设置参数如图8所示。其中模拟总时间设置为50 s，开始计算时间设置为0 s，时间步长设置为0.2 s；坐标更新时间设置为51 s，刚度矩阵更新时间设置为51 s，每个时间步最大迭代次数设置为10步，完成设置后分别点击Create。
图8 时间步的设置
2.8 设置初始条件
在时间步Step1下，点击Initial State，设置初始条件，点击ok，完成初始状态设置，如图9所示。
图9 初始条件的设置
2.9 计算
点击Computation中的FSSI-W，选择文件夹保存当前项目，开始计算。计算完成后结果储存在Multiple文件夹中，如图10所示。
图10 计算
- 计算结果的后处理
3.1加载文件
点击Postprocess—Open Results File，选择需要处理的结果文件夹，如前所述为Multiple文件夹。
3.2 绘制分布图
在Distribution中可以选择绘制位移、有效应力、孔压等计算分布图。当选择某个分布图时还可以具体选择X、Z方向的分布图，同时也可选择不同时间步下的分布图，如图11所示，展示了50 s时X、Z方向的位移图和位移向量图。
图11 X、Z方向位移图和位移矢量图
3.3 绘制时程图
点击工具栏中的 后，如图12所示，模型上的蓝色点可进行点选，也可在右侧输入左边或者节点号。根据所选择的节点，点击Plot Type选择输出的结果数据类型，最后点击下方的Plot按钮就可以绘制出该节点的时程图。
图12 节点选择及绘制时程图
如图13和14所示，分别绘制了坐标点(0,0,0)和(500,0,500)处的加速度时程图。
图13 点(0,0,0)处加速度时程结果图
图14 点(500,0,500)处加速度时程结果图
