领域，在具有充足的数据的情况下，应用UDEC可直接用于工程设计。当获得合理的数据应用此程序时总能获得合理的结果。应当认识到，如图3.1所示的应用的过度阶段。
典型情况 复杂的地质条件； 简单的地质条件 不可获取的数据； 投入资金 无试验经费 进行现场研究 数 据 研 究 无 资料充分 机 理 通过参数研究 预 测 研 究 现场特性分类 （直接用以设计） 图3.1 模型研究图谱
UDEC程序可用于模型特性的预测（如图3.1的右边），或仅作为“数值试验”来测试一些设想（图3.1的左边）。正是现场资料（和资金）而不是程序决定了应用情况。如果具有高质量的和足够的数据，UDEC就能够给出好的预测。
由于大部分的UDEC分析是处于较少数据的情况下进行的，所以，本节将探讨类似于试验研究的数值模型研究技术。数值模型决不应当被认为是一个一端接受信息而另一端输出结果的“黑箱”。为了获得可以合理的解释，必须十分注意准备数值“样本”和多样本“试验”。表3.1 列出了进行成功的数值模拟试验的建议步骤。下面分别讨论：
表3.1 地质力学问题的数值分析步骤
第 1步 第2步 第3步 第4步 第5步 第6步 第7步 定义模型分析的对象 产生模型系统的概念图形 建造和允许简单的理想模型 搜集模型所需的计算数据 准备一系列用于分析的详细模型 进行模型计算 提供结果和解释 3.1.1 第1步：定义分析模型的对象
一个分析模型所了解内容与深入程度常常取决于分析的目的。例如，如果是为解释系统的特性所提出的两种相互冲突机理的决策，此时可建造一个较粗糙的模型，用于两种机理的研究。如果试图涉及存在于实际模型中的复杂条件，然而，如果可能对模型的响应产生微不足道的影响或与模型计算的目的毫不相关的计算特征可以被忽略。
3.1.2 第2步：产生物理系统的概念图形
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重要的是构思出实际问题的图形，便于初步估计在所施加的条件下，预测系统的基本特性。当准备这个图形时，应当回答几个问题。例如，该系统是否稳定？主要力学响应是线性还是非线性？是否存在可能影响特性的不连续面？是否存在地下水的影响？实际的系统物理结构是否还存在其他几何问题？
这些考虑将表征了诸如模型的几何形状、块体材料模型、边界条件以及初始平衡条件等数值模型的总体特征。这将决定是否采用三维模型或二维模型？
3.1.3 第3步：建造和运行简单的理想模型
当为数值分析理想化一个物理系统时，较有效的方法是在构筑详细的模型之前，首先建造和运行一个简单的测试模型。为产生数据和对问题的理解，应在尽可能早的阶段产生这样的一个简单模型。其结果可用于进一步系统的概念图形。在简单模型运行后可能需要重复第2步。
简单的模型能揭示一些问题，以便在进行深入分析之前加以修正。例如，所选择的材料模型是否能够代表所期望的特性？边界条件是否影响模型的响应？基于简单模型的计算结果能够有助于指导对分析起重要影响作用的数据研究方案。
3.1.4 第4步：综合特定问题的数据
对于一个模型分析所需的数据类型包括：
? 详细的几何参数（即地下洞室形状、地表形态、坝形状，岩石或土体结构）； ? 地质结构的位置（即断层、层理，节理组等）； ? 材料特性（即弹性或塑性性质，峰后特性）； ? 初始条件（即原岩应力状态，孔隙压力，饱和度）； ? 外部加载（即爆破荷载、洞壁压力）。
由于分析所涉及的条件（尤其应力状态、变形和强度性质）存在很大程度的不确定性，为研究必须选择参数的合理变化范围。基于简单模型的计算结果（第3步）常常能够有助于确定变化范围。
3.1.5 第5步：准备一系列详细的运行模型
通常数值分析用于研究不同的破坏机理、研究一定范围变化的计算参数的系列分析。当为计算准备一系列计算模型时，应考虑如下一些方面的问题：
（1） 每一个计算需要花费多少时间？如果模型运行的时间过长，为达到有用的结
论所需要获得足够的信息可能是困难的。为缩短计算时间，可以考虑在多个计算机上，运行参数变化的计算。
（2） 应考虑保存所需要的模型在计算过程中的中间状态，以便每一参数的变化不
必重复计算。例如，如果分析几个加载或卸载阶段，用户应当能够返回运行已经进行的任一阶段，以便改变一个参数后从那一阶段继续计算。
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（3） 在模型中是否设置足够的监测位置（历史记录），为进行清楚地解释模型计
算结果和不同计算参数的比较分析提供足够的信息？在模型中设置几个参数变化的监测点，对计算过程监测是有帮助的。尤其模型中的最大不平衡力应当被监测，以便检查在分析的每一阶段的平衡或破坏。
3.1.6 第6步：进行模型计算
在进行一系列模型分析之前，最好首先选择一个或两个模型进行详细地分析。这些运行应当随时被中断，确保达到预期的效果。一旦能够确信模型的计算是正确的，几个模型数据文件被联系在一起，进行一系列模型的连续分析。在连续运行的任何时间，应有可能中断计算，查看结果，然后继续或修改模型。
3.1.7 第7步：提供结果和解释
求解的最后一步是为进行清楚地解释分析提供计算结果。最好是通过直接在屏幕上显示或输出的图形结果。图形结果应当提供便于进行计算与现场观测结果的比较方式。图形应当能够清楚地分析所感兴趣的区域，例如应力集中位置、模型中稳定与不稳定区域。模型中任何变量的数值也能够容易获得,为详细解释模型的响应。
为有效地进行地质工程问题分析，我们建议了上节介绍应遵循的七个步骤。下面章节将论述在UDEC的应用中为模型研究中涉及到的这些步骤中的每一方面所涉及的特定问题。
3.2 产生模型
UDEC程序在产生几何模型的方式与传统的数值分析程序有所不同。首先产生计算范围的单一块体。然后，这个块体被切割成小的块体。模型中块体的边界是地质结构面或工程结构（如开挖体边界）。这种切割处理被称之为节理生产的几何体。然而，“节理”代表物理模型中的实际地质结构和人造结构边界或将被移去或在以后连续的计算步中改变材料。对于后者，节理是虚拟的，其存在不应影响模型的计算结果。虚拟节理的表征将在3.2.3节中讨论。
3.2.1 确定UDEC模型合适的计算范围
UDEC几何模型必须具有足够大的范围，在感兴趣的区域内，包含主要的地质结构特征，由此代表真实的实际的物理问题。考虑的方面如下：
（1） 处于何处的地质结构（即断层、节理和层面）应详细描述？ （2） 模型边界的位置对模型的影响程度如何？
（3） 如果应用变形块体，在关心的区域，何种密度的单元可满足问题的精度？ 上述三个方面决定了实际分析UDEC模型的规模。
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如果仅有很少的地质结构（即两个或三个切割断层或遍布空间的节理组），这些可能通过CRACK或JSET命令单独输入。记住UDEC是一个二维程序。除了特殊情况，忽略三维效应。如果地质结构不能用垂直于分析平面的二维特征加以表征，则可能需要采用三维分析（例如ITASCA程序3DEC）。
单个独立特征的断裂可用一种或两种方式进行输入。一种是用CRACK命令，他给出断裂的两个端点；另一种是用JSET命令，给出断裂的倾角和断裂通过的位置。例如，或者
Crack (0,0) (10,10) 或
Jset (45,0) (20,0) (0,0) (100,0) (5,5)
都可用来定义一个倾角为45o，且通过坐标点（x=5, y=5）的节理。为了在UDEC计算中得到认可，节理必须是连续的（即完全劈裂块体成两个部分）。然而，节理可以由分段连续、具有不同角点的分段构成。CRACK和JSET产生不连续节理段（SPLIT命令与CRACK具有相同的形式，但他不能产生不连续节理）。例如，燕尾状节理可以用例3.1中的命令生成。
例3.1 燕尾状节理 Round 0.1
Block 0,0 0,10 10,10 10,0 cr 0,5 2.5,6 cr 2.5,6 5,5 cr 5,5 7.5,6 cr 7.5,6 10,5
在上述例子中，几个CRACK命令的顺序没有限制。如果被后来产生的裂缝交切，内部裂缝被保存在一个临时性的文件中和后来被应用。在节理生成过程中，任何内部或部分贯穿裂缝，在模型运行过程中被删除。当块体被赋予可变形的（GEN），内部或部分裂缝也自动被删除。也可采用JDELETE命令实施人工删除。
对于块体作指定的圆角长度可能局部影响节理的产生。最小块体棱长定义为圆角长度的两倍。因此，节理段可能背离这个准则。例如，例3.2 显示了指定一个裂缝的端点位置处于角点圆角长度的两倍，该裂缝通过角点的位置坐标发生错位。UDEC并对任何这样错位不会给出任何警告，所以用户应当通过采用PLOT block 命令随时进行检查。
例3.2 圆角长度对产生裂缝的影响 New Round 0.2 ; Rou 0.1
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Block 0,0 0,10 10,10 10,0 cr 0.3,0 9.7,10
如果圆角长度小到0.1，则裂缝将处在指定的位置。
SET edge 命令运行用户人为定义的最小块体棱长。基于这个命令，用户为精确求解而避免块体具有小的棱长，或反之具有很大的边长比，能够设定一个较小的圆角长度。例如，如果设置命令SET edge 0.4 和ROUND 0.1，则不会产生小于0.4的块体棱长和块体的圆角长度将为0.1。这些命令必须在BLOCK命令之前给出。
模型中用于描述地质特征的节理数（即块体数）存在一个限制。这涉及模型的范围和块体的单元数（如果采用变形单元）。实际的限制依赖于如同表2.2所示的可利用计算机内存。在进行节理生成时必须考虑这个限制。根据经验，最后的方式总是从较少节理开始，然后，如果有必要再逐渐增加节理来达到预期的效果。应当避免试图建立一个复杂节理模型的诱惑，关于此问题将在3.11节中进一步讨论。
节理自动生成器可以在UDEC中得到，可根据实际测量的参数（即节理倾角、间距、长度和岩桥长度等）产生节理组。JSET命令也起到节理生成器的作用。如在第3.2.2节的例子所描述的那样。在UDEC模型还可获得一种特殊的生成Voroni形状多边形的节理生成器。在3.2.2节给出该程序的应用实例。高级用户还可编写自己的节理生成器。这可通过将节理生成器所定义节理段端点坐标（x，y）对组成的表列来实现。FISH函数可以完成这个自动处理过程。这个列表能够被UDEC直接读取。另外，图形数字化仪也可以用来产生节理端点的坐标对。
请记住，在UDEC内的节理是作为直线段显示。许多线段可能需要用不规则的节理形态来拟合。模拟者必须决定用UDEC模拟实际节理模式的水平。几何的不规则对节理的影响也可以通过节理材料模型性质（即变化节理面的性质参数）加以考虑。
如上所述，模型边界必须具有足够的远，以致模型对边界不产生影响。第3.4节论述了边界的影响结果。一般地，对于单一地下开挖工程，边界离开挖边界的距离应当大于开挖跨度的5倍左右。 然而，合适的距离取决于分析的目的。如果分析目的主要用于考虑破坏，然而，模型边界可以靠近一些。如果关注的是位移（变形），则距离边界的距离需要增加。
借助于经验估计边界对模型的影响是重要的。从一个粗糙的模型和矩形边界开始，分别研究固定边界和自由边界条件研究改变边界的距离的影响。考察感兴趣的模型区域内的应力或位移，随边界距离变化所发生的变化，来评价边界对结果的影响。参见第3.4节所给出的边界影响研究实例。
一旦完成块体切割和确定模型的边界位置，下一步就是考虑应采用块体单元的大小与网格密度。较密的网格单元应当处在高应力区或高梯度变形区（即在开挖区附近）。为了高精度，单元形状尺寸之比（即三角边与高之比）也应尽可能接近于1。对于5:1
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