【CN110008523A】一种用于CEL方法的岩土开挖数值模拟方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910186256.9
(22)申请日 2019.03.12
(71)申请人 东南大学
地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼2
号
(72)发明人 刘松玉 孙彦晓 邓永锋 赖丰文
(74)专利代理机构 南京众联专利代理有限公司
32206
代理人 叶倩
(51)Int.Cl.
G06F 17/50(2006.01)
(54)发明名称
一种用于CEL方法的岩土开挖数值模拟方法
(57)摘要
本发明公开了一种用于CEL方法的岩土开挖
数值模拟方法，首先对土体建立三维有限元模
型，对土体参数进行赋值，建立欧拉材料截面，并
指派该欧拉截面于土体，然后分别对土体底部和
侧面施加位移边界条件，再对土体模型施加地应
力的预定义场，并在地应力平衡分析步施加重
力，以还原原位的应力状态，通过调整土体参数
和边界条件来进行开挖模拟，最终得到应力云图
和土体位移，实现开挖的目的，解决了岩土工程
中开挖和贯入模拟难以同时进行的问题，更加经
济化、合理化的实现数值模拟，工作效率更高，也
更符合实际需求。权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 110008523 A 2019.07.12
C N 110008523
A
权 利 要 求 书1/1页CN 110008523 A
1.一种用于CEL方法的岩土开挖数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1,对土体建立三维有限元模型，所述土体部件的类型为欧拉体；
S2,对土体参数进行赋值，赋值后，建立欧拉材料截面，并指派该欧拉截面于土体；
S3,分别对土体底部和侧面施加位移边界条件，所述土体底部的位移边界条件为约束竖直方向的自由度，土体侧面的位移边界条件为约束水平方向自由度，土体上表面边界自由；
S4,对土体模型施加地应力的预定义场，并在地应力平衡分析步施加重力，以还原原位的应力状态；
S5,调整土体参数和边界条件来进行开挖模拟；
S6,对模拟结果进行计算及后处理，得到应力云图和土体位移。
2.如权利要求1所述的一种用于CEL方法的岩土开挖数值模拟方法，其特征在于所述步骤S1中三维有限元模型是以开挖区域中心横截面为对称面的对称模型。
3.如权利要求1所述的一种用于CEL方法的岩土开挖数值模拟方法，其特征在于所述步骤S2中土体参数至少包括密度ρ、弹性模量E、泊松比μ、内摩擦角φ以及粘聚力c，针对内摩擦角φ和粘聚力c还设置了场变量，所述场变量将内摩擦角φ和粘聚力c在开挖步调整为0或接近于0。
4.如权利要求2所述的一种用于CEL方法的岩土开挖数值模拟方法，其特征在于所述步骤S3中的边界位移条件施加，在模型的对称面上，开挖区域的土体和未开挖区域土体的边界条件应分别依次施加。
5.如权利要求1所述的一种用于CEL方法的岩土开挖数值模拟方法，其特征在于所述步骤S5中，建立开挖区域节点集合，且开挖模拟在两个分析步中进行，具体包括：S51，定义时间较短的分析步，在该分析步中，调整开挖区域土体参数和边界条件，将开挖区域土体的内摩擦角φ和粘聚力c参数降低至0或接近0，并撤销开挖区域土体位于对称面上的位移边界条件；
S52，定义时间较长的分析步作为开挖的第二个分析步，使开挖区域的土体在参数被改变、位移边界条件被撤销后有足够的时间流出。
6.如权利要求1所述的一种用于CEL方法的岩土开挖数值模拟方法，其特征在于所述步骤S6中土体位移的处理通过示踪粒子技术实现，在监测断面选取节点建立示踪粒子父节点的节点集合，通过对应指令语句激活示踪粒子，获得土体位移值。
2
隧道与地下工程数值模拟作业岩土体本构模型及适用条件
岩土体本构模型及 适用条件 0引言 岩土材料的本构理论是现代岩土力学 的基础。广义上说，本构关系是指自然界的作用与由该作用产生的效应两者之间的关系。土体是一种地质历史产物，具有非常复杂的非线性特征。在外荷作用下，表现出的应力—应变关系通常具有弹塑性、黏性以及非线性、剪胀性、各向异性等性状。土体本构模型就是在整理分析试验结果的基础上，用数学模型来描述试验中所发现的土体变 形特性。 采用数值方法分析岩土工程问题时，关键技术就是模拟岩土介质的本构响应。作为天然材料的岩土是由固体颗粒、水、空气组成的三相介质，具有弹性、塑性、粘性以及非线性、剪胀性、磁滞性、各向异性等性状，其应力—应变关系非常复杂。自Roscoe等创建Cam- clay模型至今，已出现数百个本构模型，得到工程界普遍认可的却极少，严格地说还没有。事实上，试图建立能反映各类岩土工程问题的理想本构模型是困难的，甚至是不可能的。另一方面，岩土介质具有各向异性特征早已为人们熟知，但对其开展深入研究却很少。同时，随着人类工程活动范围和规模的扩大，对岩土的渗透特性与水力耦合作用的研究显得尤为紧迫。因此开展考虑各向异性和渗流—应力耦合作用的岩 土本构模型的研究具有重要的理论价值和 实际工程应用背景。 1传统的岩土本构模型 1.1 弹性模型 对于弹性材料，应力和应变存在一一对应的关系，当施加的外力全部卸除时，材料将恢复原来的形状和体积。弹性模型分为线弹性模型和非线性弹性模型两类。 线弹性模型和非线性弹性模型，其共有的基本特点是应力与应变可逆，或者说是增量意义上可逆。这类模型用于单调加载时可以得到较为精确的结果。但用于解决复杂加载问题时，精确性往往不能满足工程需要，因此引发了弹塑性本构模型的发展。 1.2 弹塑性模型 弹塑性模型的特点是在应力作用下，除了弹性应变外，还存在不可恢复的塑性应变。应变增量。分为弹性和塑性两部分，弹性应变增量用广义虎克定律计算，塑性应变增量根据塑性增量理论计算。 塑性增量理论主要包括3个方而:关于 屈服而的理论;关于流动法则的理论和关于 硬化域软化的理论。应用塑性增量理论计算塑性应变，首先要确定材料的屈服条件，对加工硬化材料，需要确定初始屈服条件和后继屈服条件域称加载条件。其次，需要确定材料是否服从相关联流动法则。若材料服从不相关联流动法则，还需要确定材料的塑性势函数。然后，确定材料的硬化或软化规律。最后可运用流动规则确定塑性应变增量的 方向，根据硬化规律计算塑性应变增量的大小。 屈服准则是判断材料弹塑性的判据，现有的屈服而大体上可分为两类:①为单一开 口的屈服而，也称锥体屈服而;②就是口前 广泛采用的闭合屈服而，也称帽子屈服而。开口的锥形屈服而主要反映塑性剪切变形，大多数经典屈服而都属于这一类型，如T resca准则、V on Mises准则等。但岩土材料不同于金属材料的显著特点之一就是单纯 的静水压力也能产生塑性体积应变，而单一开口的屈服而不能反映这种塑性体积应变。所以近年来无论是对原有屈服而的修正，还
岩土工程数值计算方法作业
中国矿业大学 2 级硕士研究生课程考试试卷 考试科目岩土工程数值计算法 考试时间 学生姓名 学号 所在院系 任课教师 中国矿业大学研究生院培养管理处印制
《岩土工程数值计算法》课程报告课程报告分析的论文是安徽理工大学岩土工程专业乔成的硕士学位论文《深部巷道锚网喷支护结构的数值模拟与优化设计研究》。目前，数值分析方法有很多种，如有限差分法、有限单元法、边界单元法、离散单元法等。有着理论推演和试验分析无法比拟的优越性，更加贴近实际工程运用。但其求解问题的方法也是不同求解方法的近似解，要么是对基本方程和相应定解条件的直接近似求解；要么是求解原问题的等效积分方程的近似解；或者将连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题再求近似解等等。在实际运用的的时候存在很多局限和不合理性。本报告基于硕士学位论文《深部巷道锚网喷支护结构的数值模拟与优化设计研究》的主要内容及该论文中的数值分析方法。对论文里数值计算与行文中存在的问题进行了分析，概括了文中的创新点，对数值分析的运用做出了总体评价，并提出了自己的一些建议。 0论文主要内容简述 文中探讨了深部巷道开挖过程中及开挖之后围岩的变形与力学特征，（岩体变形具有较强的时间效应，表现为流变或蠕变明显；扩容现象突出；大偏应力下岩体内部节理、裂隙、裂纹张开，出现新裂纹；变形非连续性明显，突然剧烈增加，且具有软岩的力学特性。）讨论了影响巷道变形的主要因素，认为地应力水平和围岩性质是影响巷道稳定的主要因素，并通过对工程实测数据与数值模拟分析对比，讨论了巷道开挖后两种关键因素作用下围岩应力场和位移场的分布情况与变化规律。在此基础上，通过围岩分类法，建立了基于定量指标JV的Hoek-Brown强度参数a和s的线性修正本构关系，并将该强度准则应用于数值模拟之中。在数值模拟分析中，利用FLAC3D对钱营孜煤矿风井巷道的进行了锚喷支护模拟分析，并结合实测数据，提出了风井巷道的锚喷支护参数提出了优化方案。 1文中所用有限差分法软件FLAC3D简介 FLAC3D是美国ITASCA公司在FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua）基础上开发的三维数值分析软件，并在岩土工程数值计算中得到了广泛应用。其可实现对岩石、土和支护结构等建立高级三维模型，进行复杂的岩土数值分析与设计。 程序采用的是快速拉格朗日方法，基于显式差分来获得模型的全部运动方程（包括内变量）的时间步长解。程序将计算模型划分为若干个不同形状的三维单
数值模拟报告(DOC)
第一部分：数值模拟技术研究文献综述 浅析数值模拟技术 1．引言 近年来，随着我国大规模地进行“西部大开发”和“南水北调”等巨型工程，越来越多的岩土工程难题摆在我们面前，单纯依靠经验、解析法显然已不能有效指导工程问题的解决，迫切需要更强有力的分析手段来进行这些问题的研究和分析。自R.W. Clough 上世纪60年代末首次将有限元引入某土石坝的稳定性分析以来，数值模拟技术在岩土工程领域取得了巨大的进步，并成功解决了许多重大工程问题。特别是个人电脑的普及及计算性能的不断提高，使得分析人员在室内进行岩土工程数值模拟成为可能。在这样的背景下，数值模拟特别是三维数值模拟技术逐渐成为当前中国岩土工程研究和设计的主流方法之一，也使得岩土工程数值模拟技术成为当今高校和科研院所岩土工程专业学生学习的一个热点。 采用大型通用软件对岩土工程进行数值模拟计算，在目前已成为项目科研、工程设计、风险评估等岩土类项目的必须，学习和掌握Ansys、FLAC3D、UDEC 等数值计算软件已成为学校、科研院所对工程从业人员的基本要求。 数值模拟方法主要有限元法、边界元法、加权余量法、半解析元法、刚体元法、非连续变形分析法、离散元法、无界元法和流形元法等，各种方法都有其对应的软件。 2.数值模拟的发展趋势 可以说, 继理论分析和科学试验之后, 数值模拟已成为科学技术发展的主要手段之一。随着软件技术和计算机技术的发展, 目前国际上数值模拟软件发展呈现出以下一些趋势： （1）. 由二维扩展为三维。早期计算机的能力十分有限，受计算费用和计算机储存能力的限制，数值模拟程序大多是一维或二维的，只能计算垂直碰撞或球形爆炸等特定问题。随着第三代、第四代计算机的出现, 才开始研制和发展更多的三维计算程序。现在，计算程序一般都由二维扩展到了三维，如LS-DYNA2D 和LS - DYNA3D、AUTODYN2D 和AUTO-DYN3D。 （2）.从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题。数值模拟分析方法最早是从结构化矩阵分析发展而来，逐步推广到板、壳和实体等连续体固体力学分析，实践证明这是一种非常有效的数值模拟方法。近年来数值模拟方法已发展到流体力学、温度场、电传导、磁场、渗流等求解计算，最近又发展到求解几个交叉学科的问题。例如内爆炸时，空气冲击波使墙、板、柱产生变形，而墙、板、柱的变形又反过来影响到空气冲击波的传播，这就需要用固体力学和流体动力学的数值模拟结果交叉迭代求解。 （3）.由求解线性问题进展到分析非线性问题。随着科学技术的发展，线性理论已经远远不能满足设计的要求。诸如岩石、土壤、混凝土等，仅靠线性计算理论就不足以解决遇到的问题，只有采用非线性数值算法才能解决。众所周知，非线性的数值模拟是很复杂的，它涉及到很多专门的数学问题和运算技巧，很难为一般工程技术人员所掌握。为此，近年来国外一些公司花费了大量的人力和资金，开发了诸如LS- DYNA3D、ABAQUS和AU-TODYN等专长求解非线性问题的有限元分析软件，并广泛应用于工程实践。这些软件的共同特点是具有高效
岩土工程计算原理和方法
岩土工程数值计算原理与方法 随着计算机的计算速度和存储能力的飞速发展以及计算方法的日益完善，数值模拟方法已经成为研究未知领域的强有力的工具。在岩土工程计算与分析中数值计算原理与方法也发展很快。特别是有限元的发展，促进了岩土工程研究、工程预测、优化设计和计算机辅助设计等的发展。但在工程实际中使用数值计算原理与方法却存在一些问题：例如有些人因缺乏对有限元和工程性质的深入了解，而有限元的迅速发展给他们造成一种假象，认为它是万能的，可以处理几乎所有的岩土工程问题；同时他们又被有限元计算结果的精度所迷惑，不了解这些精确结果后面所隐藏的不确定性，也不了解这些数值方法所采用本构模型的局限性以及相应参数的不确定性；因这些不确定性导致数值计算原理与方法的预测结果与实际情况和实际经验相差很大，又由于部分人计算偏于保守，使得岩土工程师难以接受现代数值计算原理与方法。 1. 岩土工程数值计算原理与方法也具有两面性。 有些人偏向于用其进行岩土工程的分析计算的原因在于： (1)数值计算原理与方法能够做任何传统的分析方法所能做到的分析与计算，而且做得更多、更好。 (2)数值计算原理与方法能够给出复杂数学模型的解。因而能够从机理上预测工程性质，而不是统计和经验性的描述，这是一大优点；而简化或经验分析方法有时只能描述其表面或形式上(统计)的关系，缺乏物理机制的描述和探讨。 (3)该方法既能处理简单问题，也能处理复杂问题。 数值计算原理与方法难以被其他人接受的原因在于： (1)使用复杂，难以被很好的掌握。 (2)数值计算原理与方法本身的不确定性(指与精确的解析方法相比所产生的不确定性，特别是在岩土动力非线性问题中这种不确定性会很大)导致预测结果与工程实际不符。 (3)数值计算原理与方法所使用的物理模型或本构模型有局限性，难以反映实际情况，导致预测结果与工程实际不符。 (4)采用复杂模型要求较多的参数，而这些参数难以用简单试验获得。 (5)既然数值计算原理与方法和传统的分析方法都具有很大的不确定性，还不如采用传统的分析方法，因为传统的方法简单、实用。 (6)精确的数值分析结果会误导使用者迷信这些结果的精确性，而没有认识到其后面隐
岩土工程有限元分析上机实践-刘小丽
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：专业知识，课程性质：选修 一、课程介绍 1. 课程描述 本课程为环境工程专业选修课程，讲授并指导学生利用计算机对岩土工程有限元专业软件进行实际操作练习，使学生掌握利用有限元数值模拟技术解决岩土工程问题的方法步骤，并对结果进行正确的分析评价。课程主要针对岩土工程专业有限元分析软件Plaxis2D的使用进行上机实践，对常见的典型岩土工程问题进行模拟计算和分析。该课程的开设能为学生今后的工作学习奠定软件计算分析基础，有利于学生工作能力的提升，增强其竞争力。 This course is elective for students majored in environmental engineering, which aims to instruct students to practice in numerical simulation using finite element analysis software of geotechnical engineering via computers, to master the method and steps to solve geotechnical engineering problems using finite element method, to analyze results of numerical simulation. This course mainly concerns practicing operation in numerical simulation by finite element analysis software of geotechnical engineering, Plaxis2D, simulation and analysis in common typical geotechnical engineering problems. By this course, students would have the basis of numerical simulation by finite element method, which is benefit for improvement of students’ working ability and enhancement of their competition. 2. 设计思路 作为本科生课程，选择操作相对简单的岩土工程专业有限元分析软件为例进行教学，主要侧重于有限元分析的基本方法步骤以及岩土工程典型问题的数值计算分析，以期达到抛砖引玉的目的。以岩土工程有限元专业分析软件Plaxis2D为基础，对岩土 - 1 -
E CEL表格的一些基本技巧
EXCEL表格的一些基本技巧 1、Excel标题打印每页出现： 页面设置—工作表—打印标题，点击表格行、列即可。 2、多个Excel工作表的页眉和页脚同时设置： 按下Ctrl键，用鼠标点击左下角要设置页眉和页脚的工作表，然后打开“页面设置”即可。 3、Excel斜线表头的画法： 只画一条斜线，可选中要画斜线的表头，按右键选择“设置单元格格式—边框”，点击斜线即可。画两条及两条以上的斜线，在菜单栏中选择“视图—工具栏—绘图”中选择“直线”，连接即可。 4、Excel中多个单元格求和的方法： 选择合计的位置，按菜单栏的合计符号“∑”，跳出公式SUM（），如（）中有内容，将他删除，然后按下Ctrl键，用鼠标点击要合计的单元格，点击公式栏的勾即可。 5、Excel中多个单元格相同公式的输入方法：选中公式单元格，按“复制”，再按下Ctrl键，点击要设置公式的各单元格，按粘贴即可。 6、Excel单元格输入文字换行的方法： 输入文字，按“Alt Enter”即可。 7、Excel中轻松切换中英文输入法： 选中需要输入中文字体的单元格，打开菜单栏“数据—有效性”，在数据有效性中选择“输入法模式”，在模式中选择“打开”，单击“确定”即可；输入英文字体，只要在模式中选择“关闭”，单击“确定”即可。 8、Excel中让窗口这样固定： 如固定顶部第一行、左边第一行，那么单击B2单元格，然后单击“窗口—折分”命令，再单击“冻结窗格”命令即可。 9、Excel单元格数据斜向排： 选中需要斜向排的单元格，打开“工具—自定义—命令—类别—格式”，在“命令”列表中找到“顺时针斜排”或“逆时针斜排”，将他们拖到菜单栏合适位置即可。 10、Excel中快速互换数据： 假定将A1、B1互换数据，按下键，再将鼠标按左键在A1上，成十字箭头时，拖到B1上，使B1右边成虚线，放鼠标即可11、我们在输入面积和体积时，经常要输入平方(上标2)和立方(上标3)。在Excel中输入这两个上标，有一个非常简便的方法：在按住Alt键的同时，按下小键盘上的数字“178”、“179”即可输入“上标2”和“上标3”。 Excel进阶技巧（一） 11.无可见边线表格的制作方法对Excel工作簿中的表格线看腻了吗？别着急，Excel的这些表格线并非向人们想象的那样是必需的，它也是可以去掉的，我们也可以使整个Excel工作簿变成“白纸”，具体步骤为： 1.执行“工具”菜单中的“选项”命令，打开“选项”对话框。 2.单击“视图”选项卡。
数值模拟
3 下分层开切眼围岩变形失稳研究 3 Study on deformation instability of surrounding rock under Stratified open cut 下分层开切眼围岩变形、失稳与破坏由以下两个方面因素影响：第一，由其围岩地质条件决定，下分层开切眼顶板为上分层工作面回采过后跨落的矸石重新压实、稳定、胶结而成的再生顶板，整体稳定性差，具有明显的非连续介质破裂体或块裂体的性质，下分层开切眼两帮煤体与顶板层面的黏结系数及内摩擦角小于一般回采巷道，而与底板层面的黏结系数及内摩擦角则基本相同，这是由于下分层开切眼顶板是破碎矸石，虽经过了压实、稳定、胶结过程，与原始地层沉积的粘结性相比，胶结状态仍比较差；第二，由其巷道工程应力赋存环境决定，下分层回采巷道围岩已经受到上分层回采巷道开挖、上分层回采及附近煤柱的影响，并引起应力的重新分布、部分区域应力集中，临近上分层工作面回采使下分层回采巷道周边应力条件更复杂，围岩更破碎，维护也更困难；第三，由其应力赋存环境决定，下分层开切眼围岩已经受到上分层回采巷道开挖、上分层回采及附近煤柱的影响，并引起应力的重新分布、部分区域应力集中，临近上分层工作面回采使下分层开切眼周边应力条件更复杂，围岩更破碎，维护也更困难。 3.1 下分层巷道掘进前围岩应力分布和变形特征(In Front of the Lower Slice Roadway the Stress Distribution and Deformation Characteristics) 3.1.1 数值模拟方案 本章采用FLAC3D建立数值计算分析模型，分析上分层回采巷道掘进与工作面回采对底板围岩应力分布和变形特征、下分层开切眼内错距离对巷道围岩应力特性和变形特征影响规律，从而研究下分层开切眼失稳的机理及破坏原因。根据分析，注浆的目的即是为了加固顶板以及上覆岩层，所以我们通过改变上覆岩层的力学参数来模拟注浆深度对开切眼围岩稳定性的影响。本文数值模拟分为四种
岩土工程数值分析学习笔记(DOC)
岩土工程数值分析读书笔记 摘要：阅读笔记分为两部分：理论学习和plaxis模拟相关问题。 理论部分 0岩土工程数值分析简介 岩土工程问题解析分析是以弹塑性力学理论和结构力学作为理论依据，适用于解决连续介质、各向同性材料、未知量少、边界条件简单的工程问题，存在很大的局限性。 岩土工程问题数值分析是借助于计算机的计算能力，适用于解决材料复杂、边界条件复杂、任意荷载、任意几何形状，适用范围广。 岩土工程数值分析发展过程： 20世纪40年代，使用差分法解决了土工中的渗流及固结问题，如土坝渗流及浸润线的求法、土坝及地基的固结等。 20世纪60年代，使用有限元法成解决了土石坝的静力问题的求解。 20世纪70年代，使用有限元法解决了土石坝及高楼(包括地基)的抗震分析。 20世纪80年代，边界元法异军突起，解决了半无限域的边界问题；地基的静力及动力问题都使用边界元法得到了有效地解决。 岩土工程数值分析的方法有两类，一类方法是将土视为连续介质，随后又将其离散化，如有限单元法、有限差分法、边界单元法、有限元线法、无单元法以及各种方法的耦合。另一类计算方法是考虑岩土材料本身的不连续性，如裂缝及不同材料间界面的界面模型和界面单元的使用，离散元法，不连续变形分析，流形元法，颗粒流等数值计算方法。 1数值分析过程中存在的问题及解决措施 问题：(1)对岩土工程数值分析方法缺乏系统的知识和深入的理解，出现问题时不知道在什么情况下属于理论问题或数学模型问题；在什么情况下是属于计算方法问题或本构模型问题；在什么情况下是参数的确定问题或计算本身的问题等。 (2)各种本构模型固有的局限性。具有多相性土的物理力学性质太复杂，难以准确地用数学模型和本构模型描述。例如邓肯一张模型不能反映剪胀性，不能反映压缩与剪切的交叉影响； (3)现有的试验手段和设备不能提供适当、合理和精确的参数。靠少数样本点所获得的参数难以准确地描述整个空间场地的物理力学性能；土的参数因土样扰动难以高质量的获取，其精度很差。 (4)数学模型还会给人造成一种错觉，让人觉得其计算结果也一定会更好、更可靠。这样可能使人们忽略了精确的数学公式也照样会有出错的可能性。只有当输入参数的质量和精度很高，并能与数学模型的精度相匹配时，才有可能得到较为准确的计算结果。 措施：(1)加强对土的本构模型的教学与培训，了解和掌握各种土的本构模型的优点和局限性以及模型参数的离散性。 (2)在使用数值分析方法的同时，不断地积累使用经验，包括他人的经验。
数值模拟软件大全
数值模拟软件大全 GEO-SLOPE Offical WebSite: www. geo-slope. com SLOPE/W: 专业的边坡稳定性分析软件, 全球岩土工程界首 选的稳定性分析软件 SEEP/W: 专业的地下渗流分析软件, 第一款全面处理非饱和土体渗流问题的商业化软件 SIGMA/W: 专业的岩土工程应力应变分析软件, 完全基于土(岩)体本构关系建立的专业有限元软件 QUAKE/W: 专业的地震应力应变分析软件, 线性、非线性土体的水平向与竖向耦合动态响应分析软件 TEMP/W: 专业的温度场改变分析软件, 首款最具权威、涵盖范围广泛的地热分析软件 CTRAN/W: 专业的污染物扩散过程分析软件, 超值实用、最具性价比的地下水环境土工软件 AIR/W:专业的空气流动分析软件, 首款处理地下水-空气-热相互作用的专业岩土软件 VADOSE/W: 专业的模拟环境变化、蒸发、地表水、渗流及地下水对某个区或对象的影响分析软件, 设计理论相当完善和全面的环境土工设计软件 Seep3D(三维渗流分析软件)是GeoStudio2007专门针对工程结构中的真实三维渗流问题, 而开发的一个专业软件, Seep3D软件将强大的交互式三维设计引入饱和、非饱和地下水的建模中, 使用户可以迅速分析各种各样的地下水渗流问题. 特点:GeoStudio其实就是从鼎鼎大名的GEO-SLOPE发展起来的, 以边坡分析出名, 扩展到整个岩土工程范围, 基于. NET平台开发的新一代岩土工程仿真分析软件, 尤其是VADOSE/W模块是极具前瞻性的, 环境岩土工程分析的利器. 遗憾的是其模块几乎都只提供平面分析功能. Rocscience Offical WebSite: www. rocscience. com Rocscience 软件的二维和三维分析主要应用在岩土工程和 采矿领域, 该软件使岩土工程师可以对岩质和土质的地表 和地下结构进行快速、准确地分析, 提高了工程的安全性并 减少设计成本. Rocscience 软件对于岩土工程分 析和设计都很方便, 可以帮助工程师们得到快速、正确的解答. Rocscience 软件对于用户最新的项目都有高效的解算结果, 软件操作界面是基于WINDOWS 系统的交互式界面. Rocscience 软件自带了基于CAD 的绘图操作界面, 可以随意输入多种格式的数据进行建模, 用户可以快速定义模型的材料属性、边界条件等, 进行计算得到自己期望的结果. Rocscience 软件包括以下十三种专业分析模块: Slide 二维边坡稳定分析模块
如何在中插入随ecel文件更新的表格
首先，建立一个excel表格，里面随便输入一些内容。然后再新建一个word文档，在需要插入表格的地方，选择菜单：【插入(I)】-->【对象(O)...】-->出现对象对话框后，选择第二页【由文件创建(F)】-->【文件名(N)】的右边有【浏览(B)】，你可以从浏览找到你的excel文件，如果这里你点确定，直接excel文件里的内容就加到word里了，不过！！这样不会实时跟新，注意，右边还有个复选框【链接到文件(K)】，如果这里√的话，就可以达到我们预期的效果了，excel文件更新后，word文档里的内容也一起变动了。 这样做法的好处：当然不用说，一起更新了，而且，你打开word文档后，双击excel表格区域，可以直接打开excel表格进行编辑，编辑结束后关闭excel，在word里的excel表格鼠标右击，选择【！更新链接(D)】就可以立即更新。而且每次打开word文档，也会有对话框问你是否要更新链接。 这样做的坏处：就是每次打开文档都会弹出对话框需要决定是否更新，给一般用户感觉很麻烦，而且如果更新的话，每次关闭word文档都会询问你是否要保存。另一个坏处就是，如果excel文件内容巨大，那完蛋了，直接链接过来全部的excel文件，那可要忙死你了。下文我还会说一种更简单的链接方法。 另外说一下注意要点：那个链接的excel文档不要删除，删除后就无法编辑或者更新里面的内容了，虽然最后保存的东西还在。经过简单测试，excel改文件名、移动等操作，都不会影响word文档的自动更新。 如果大家有兴趣，可以试试在excel表格里插入能自动更新的word，其实操作方法基本相同。 中午吃午饭的时候，又仔细考虑了一下，想到了之前这种通过【对象(O)...】菜单链接excel表格是链接全部，这其实不是我预期想要的效果，难道为了配合更新特地要建立一个小区域的excel文件？那又何苦呢？虽然我考虑到了，即使链接过来的全部excel文件，可以通过修改图片的方式，例如放大缩小、裁剪（在表格鼠标右键，选择【显示“图片”工具栏】可以找到操作按钮），但是后来我又发现了更高级的办法。听我慢慢道来……（远处飞来一只番茄，给我娴熟的躲过……） 现在面临的是要在word文档里插入excel大表格的局部，其实很简单，打开excel，选中你要链接到word的区域，选择复制（快捷键ctrl+c，鼠标右键点【复制(C)】，通过菜单【编辑(E)】-->【复制(C)】三种方法都可以），然后打开word（注意！这里不要关闭excl），点菜单【编辑(E)】-->【选择性粘贴(S)...】-->出现的“选择性粘贴”对话框左边一定要选择【粘贴链接(L)】，否则就不会自动更新了，形式选择【Microsoft Office Excel 工作表对象】，点确定。好了，现在就和之前的样子一样了，插入了一个“图片”格式的excel表格，和之前的区别就是，鼠标右击表格，选择【链接的工作表对象(O)】-->【链接(K)...】，这里出现的对话框，如果点击【更改源(N)...】，在出现的更改源对话框里，可以更改excel路径（废话），另外，在文件名(N)的右边多了一个【项目(E)...】点击可以改动excel表格中具体位置，比如Sheet1改成Sheet2，或者具体选择定位改动。不过一般原excel 表格改动了还是直接复制粘贴一下比较好，用这种方法改动反而有些复杂了。
关于岩土工程的数值计算方法的综述
题目：关于岩土工程的数值计算方法的综述学院：资源与土木工程学院 专业：岩土工程 学号： 姓名：
关于岩土工程的数值计算方法的综述 我通过学习和查阅相关资料文献了解到，近年来，数值计算模拟分析在岩土工程中越来越受欢迎，随着城市的建设，地下工程所处的环境越来越复杂，影响的因素也是越来越多，所以依靠传统的解析计算难以实现，计算机的数值模拟恰恰解决的了岩土的计算的问题，它可以模拟各种复杂情况下岩土问题。就岩土工程而言，由于岩土介质涉及本构关系、力学参数、自身构造以及边界条件等的复杂多变性，在未采用计算机数值方法以前，对于复杂、重要的岩土工程，如果用传统的弹性力学或弹塑性力学的解析法难以求解时，只好采用物理模拟或其他方法从宏观上把握工程的受力和变形特征。随着计算机数值分析方法的出现和发展，情况发生了巨大的变化。计算机数值方法已经能够较好的模拟非均匀质体、各向异性介质面临的复杂边界条件问题，也能处理岩土工程中不连续性界面、渗流问题、岩土损伤断裂问题以及复杂的岩土工程结构分析问题，对于涉及时间因素的动力问题、蠕变问题，特别是耦合问题，数值模拟计算方法极大的加强了解决岩土工程的能力。 数值计算方法其主要有有限单元法、有限差分法、边界元法、离散元法和流形元法等。 有限单元法：有限单元法发展非常迅速，至今已经成为求解复杂工程问题的有力工具，并在岩土工程领域广泛的采用，主要的分析软件ANSYS。 有限单元法的最基本的元素是单元和节点，基本计算步骤的第一步为离散化，问题域的连续体被离散为单元与节点的组合，连续体内部分的应力及位移通过节点传递，每个单元可以具有不同的物理特征，这样，便可以得到在物理意义上与原来的连续体相近似的模型。第二步为单元分析，一般以位移法为基本方法，建立单元的刚度矩阵。第三步由单元的刚度矩阵集合成总体刚度矩阵，并由此建立系统的整体方程组。第四步进入计算模型的边界条件，求解方程组，求得节点位移。第五步求出各单元的应变、应力及主应力。 有限差分法：有限差分法在岩土工程中是应用非常广泛的方法，在数值计算模拟上有很大的贡献，主要的应用软件为FLAC3D。 基本思想是把连续的定解区域用有限个离散点构成的网格来代替，这些离散点称作网格的节点；把连续定解区域上的连续变量的函数用在网格上定义的离散变量函数来近似；把原方程和定解条件中的微商用差商来近似，积分用积分和来近似，于是原微分方
《工程地质数值模拟》教学大纲
《工程地质数值模拟》教学大纲 一、课程基本信息 中文名称：工程地质数值模拟英文名称：Numerical simulation of engineering geology 课程代码：0105803 授课专业：勘查技术与工程 开课单位：国土资源工程学院、城市学院 开课学期：7 学分/总学时：5/80 理论学时：32 上机学时：48 先修课程：土力学、岩石力学、普通地质学、构造地质学、岩石学、矿物学 考核方式：考查 二、课程简介： （1）教学目的 随着计算机技术的发展，为数值方法的发展提供硬件和软件保证，数学建模为计算提供有利的工具。因此，工程地质数值模拟解决了很多前人所不能解决的工程地质问题。这种方法理论与方法并重，试验、数值计算与工程实践相互检验。使得工程地质问题解决的更加广泛，研究的课题更加深入，有力的推进了工程地质学科的定量化进程。作为工程地质专业的本科生，学习工程地质数值模拟，是深入研究工程地质问题的重要手段之一。因此，掌握各种工程地质数值模拟方法的基本理论、适用条件和软件操作，是勘查技术与工程专业培养中非常重要的一个环节，也是本课程的主要教学目的。 （2）教学要求 要求在学习专业基础知识、基础理论知识的基础上，让绝大多数本科生掌握有限单元法、边界元法、离散单元法、有限差分法、数值流形元法等各种工程地质数值模拟方法的基本理论和适用条件，了解各种方法目前所具有的的相关商业软件，并具备至少一种软件的实际操作能力和分析能力。 （3）课程对专业培养目标和毕业要求的支撑作用 本专业以地质、现代勘查技术和环境科学的理论为基础，培养适应21世纪社会主义现代化建设需要的德智体美综合素质全面发展、知识结构合理、基础牢、专业素质高、富有开拓创新精神、系统掌握水工环与灾害地质及岩土工程等专业理论与方法的高级工程技术人才，亦具备较好的科学素养和创造思维及初步的教学、研究能力，能从事勘查技术与工程领域的工程勘察、地质环境评价与防治、岩土工程设计、施工与监理等方面的科研、教学、技术开发和管理工作的复合应用型专业技术人才。学习工程地质数值模拟，使很多工程地质问题解决的更加广泛，研究的课题更加深入，有力的推进了工程地质学科的定量化进程，有力支撑了本专业的培养目标。
Intouch-EXCEL报表制作并按日期另存EXCEL文件
用EXCEL打印报表 1.原理 首先根据报表要求，用INTOUCH的附件HISTDATA软件形成一个有规定数据的.CSV 文件（逗号分隔文件，可用EXCEL打开）。这个.CSV文件是英文的，不符合一般报表的要求，只能提供数据。所以需要另设计一个空的EXCEL报表模版，再将.CSV文件的数据复制到报表中，形成完整的报表。 通过INTOUCH可以自动产生.CSV，再通过EXCEL的宏程序打印报表，可以完成招呼打印和定时自动打印。 如果有多个报表，需要形成多个.CSV文件和设计多个EXCEL报表。 大致步骤如下：
2.生成.CSV文件 Step1: 自动生成需要的标记名 在INTOUCH开发环境中，将向导库中\趋势\历史趋势向导（HistData）放入窗口。这将自动形成若干标记名（Tag）。有关标记名以HDW开头加上它们的DDE的ITEM命名。 这些标记名说明如下： HDWDATADIR 消息型历史数据文件的目录的路径名，可用函数赋值 例如HDWDataDir = HTGetLogDirectory(); HDWDBDIR 消息型InTouch 标记名字典的目录的路径名，可用函数赋值 例如HDWDBDir = InfoInTouchAppDir(); HDWSTARTDATE 消息型与$DateString相同格式的数据采样开始日期HDWSTARTTIME 消息型使用24 小时时钟的HH:MM:SS 格式的数据采样开始时间HDWDURATION 消息型数据时间长度（报表时间总长度） 可以用星期，天时，分，秒，等来表示下面是有效的字 符：w 星期，d 天，h 小时，m 分，s 秒。允许使用 小数值例如扩.5s 表示500 毫秒若只需一个样本请 将DURATION 设为0 零 HDWINTERVAL 消息型采样间隔的时间长度 可以用星期日小时分和秒来表示例如1W 表示一星期 允许使用小数值例如用.25d 来表示6小时 有效字符与HDDURATION相同 注意DURATION 和INTERVAL 允许的最大时间长 度均为6 周这适用于所有请求类型日秒等例如如果 使用日则最大值为42，7 天x 6 周= 42
岩土工程数值模拟考试复习资料
1.简述岩土工程常用哪些数值方法并对比这些方法的优缺点？ 有限元: 有限单元法的理论基础是虚功原理和基于最小势能的变分原理，它将研究域离散化，对位移场和应力场的连续性进行物理近似。有限单元法适用性广泛，从理论上讲对任何问题都适用，但计算速度相对较慢。即，物理概念清晰、灵活、通用、计算速度叫慢有限差分: 该方法适合求解非线性大变形问题，在岩土力学计算中有广泛的应用。有限差分法和有限单元法都产生一组待解方程组。尽管这些方程是通过不同方式推导出来的，但两者产生的方程是一致。另外，有限单元程序通常要将单元矩阵组合成大型整体刚度矩阵，而有限差分则无需如此，因为它相对高效地在每个计算步重新生成有限差分方程。在有限单元法中，常采用隐式、矩阵解算方法，而有限差分法则通常采用“显式”、时间递步法解算代数方程 块体离散元: 离散元法的理论基础是牛顿第二定律并结合不同的本构关系，适用对非连续体如岩体问题求解。该方法利用岩体的断裂面进行网格划分，每个单元就是被断裂面切割的岩块，视岩块的运动主要受控于岩体节理系统。它采用显式求解的方法，按照块体运动、弱面产生变形，变形是接触区的滑动和转动，由牛顿定律、运动学方程求解，无需形成大型矩阵而直接按时步迭代求解，在求解过程中允许块体间开裂、错动，并可以脱离母体而下落。离散元法对破碎岩石工程，动态和准动态问题能给出较好解答 颗粒离散元:颗粒元方法是通过离散单元方法来模拟圆形颗粒介质的运动及其相互作用，它采用数值方法将物体分为有代表性的多个颗粒单元，通过颗粒间的相互作用来表达整个宏观物体的应力响应，从而利用局部的模拟结果来计算颗粒群群体的运动与应力场特征 2.简述采用FLAC3D软件模拟分析边坡稳定性问题的步骤及要点？ 14章 3.证明在三角形单元中，形函数满足 Ni+Nj+Nm=1 NiXi+NjXj+NmXm=X NiYi+NjYj+NmYm=Y 4.简述平面杆系有限元法的解题步骤？ 结构离散化 单元分析 整体分析 5.采用强度折减法计算边坡安全系数的原理及停止准则分别是什么？ 14章 6.有限元非线性问题包括哪几种类型？各有何特点？ a，材料非线性 b，几何非线性 c，材料、几何混合非线性 d，边界非线性 --------------------”--------------------- 计算题 杆单元、梁单元单刚
相似模拟试验和数值模拟在岩土工程中的应用及实际案例资料
相似模拟与模型试验在岩土工程中的应用 相似模拟与其它一样是社会生产发展的必然产物。由于社会生产的不断发展，岩土工程所提出的问题日益复杂和繁琐。用数学方法很难得到精确的解析解，只能作一些假设与简化再求解，因而带来一些误差。于是人们不得不通过实验的方法来探求那些靠数学方法无法研究的复杂现象的规律性。但是直接的实验的方法有很大的局限性，其实验的结果只能推广到与实验条件完全相同的实际问题中去，这种实验方法常常只能得出个别量的表面规律性关系，难以抓住现象的内在本质。《相似模拟》正是为解决这些问题而产生的，它不直接的研究自然现象或过程的本身，而是研究与这些自然现象或过程相似的模型， 它是理论与实际密切相结合的科学研究方法，是解决一些比较复杂的生产工程问题的一种有效方法。 一、相似模拟与模型试验的方要研究内容 它是研究自然界相似现象的一门科学。它提供了相似判断的方法。并用于指导模型试验， 整理试验结果，并把试验结果用于原型的理论基础。 二、相似常数 设c 表示相似常数，x 表示原型中的物理量，x ' 表示模型中的物理量，则： i i i x x c ' = 其中i c 表示第i 个物理量所对应的相似常数。 物理量包含于现象之中。而表示现象的物理量，一般都不是孤立的，互不关联的，而是 处在自然规律所决定的一定关系中，所以说各种相似常数之间也是相互关联的。在许多的情况下这种关联表现为数学方程的形式。下面举例说明： 设两个物体受力与运动相似 则它们的质点的运动方程和力学方程均可用同一方程描述，即： 原型的运动方程与物理方程 dt ds v = dt dv m f = ① 模型的运动方程与物理方程 t d s d v ''= ' t d v d m f '' '=' ② 因为两个物体的现象相似，其对应物理量互成比例，即 s c s s =' t c t t =' t c v v =' m c m m =' f c f f =' ③ ①，②，③联合得到 1==c c c c s t v ④
AltiumDesigner如何导出Gerber文件
AltiUm DeSigner10 如何导出 Gerber 文件 版本：AD10.818 目的：Gerber 文件导出备忘 目录： Stepl :设置原点 Step2: Gerber 文件导出 Step3:钻孔文件导出 文档组织结构: Stepl :设置原点 原点设置为PCB 板左下角
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关于岩土工程数值计算的理解
关于岩土工程数值计算的理解 这学期，数值分析作为我们研一的必修课，我们进行了13周的学习。它作为数学的一个分支，是一门研究用计算机求解各种数学问题及其理论与软件实现的学科。数值分析方法首先在工程力学得以利用，然后衍生到岩土工程实践。在岩土力学初期，由于计算机还未得到快速发展，再加上力学理论的限制，学者们也只能根据实际情况建立很简单的力学模型，然后通过力学解析近似分析岩体或土体中的应力状态与变形方式。通常情况下，这种方式离精确值相差甚远。当到后面的计算机问世，这种情况得以改变，使得建立在弹性、塑性或粘弹性力学基础上的复杂计算得到了求解方法。另外，可以通过现有技术建立与实际情况相符合的力学模型，完全精确了岩土工程的分析。在土木工程中的开挖、回填、注浆、爆破、支护工程等，都有一整套成功的模拟方法。在现有条件下，研究人员用计算机求解一个由多种工况组合、具有上万个自由度的复杂的三维问题。伴随着岩土工程的定量化，数值方法的分析计算岩土工程分析中很重要的方法。 在岩土工程中有千差万别的数值计算方法。如何评价这些方法的优劣。一般来说，必须要有一个标准，第一要工程建模结构简单，易于计算机的实现；第二要有可靠的理论分析，在理论上要保证方法的收敛性和数值稳定性；第三使用这种方法要计算效率高，时间效率高是指计算速度快，节省时间；空间效率高是指节省存贮量；第四还要通过数值试验来证明是行之有效的。 连续变形数值分析方法起步较早，现今在工程中运用较多的主要有：有限元法、有限差分法、边界元法、无限元法、拉格朗日元法等，其中以有限元法的应用最为广泛。这类方法主要用于分析岩土介质的连续小变形和小位移特性。 主要介绍下比较常用的分析方法。有限元法：有限元法将目标介质离散为有限个单元，利用这种单元的集合体近似地代替无限单元的连续体，然后根据变分原理和弹性力学方程建立单元节点位移和节点受力之间的关系，根据系统的边界条件以及节点的平衡条件列出线性方程组，从而求解单元应力。有限元法是近似解法，单元剖分的疏密程度与质量、效益密切相关，在理论上如何把握好这个度且保证收敛是有待研究的课题。 有限差分法：有限差分法是有限元法求解复杂边界条件和受载情况的工程的一种补充，其适用范围和特点与有限元法相似，在处理复杂受力情况下的边界问题时，它比有限元法有优势。但其在对网格的划分上比有限元法有更为特殊的要求，目前已经很少单独应用，一般只在某些较复杂的工程中与有限元法一同出现。 随着计算机技术和计算方法的发展，数值模拟方法成为研究岩土工程未知领域的强有力的工具。在土力学的数值分析方法也发展很快。特别是有限元的发展，促进了计算土力学以及土的本构模型的研究和发展。但在工程实际中使用土力学的数值分析方法却存在一些问题：例如有些工程师因缺乏对有限元和土的性质的深入了解，而有限元的迅速发展给他们造成一种假象，认为它是万能的，可以处理几乎所有的工程问题；同时他们又被有限元计算结果的精度所迷惑，不了解这些精确结果后面所隐藏的不确定性，也不了解这些数值方法所采用本构模型的局限性以及相应参数的不确定性；因这些不确定性导致数值分析方法的预测结果与实际情况和实际经验相差很。另外，不成功的实例很多，由此导致计算土力学的研究很多，但真正用于实际工程的却较少。 岩土工程的数值分析方法能够做任何传统的分析方法所能做到的分析与计算，而且做得更多、更好。数值分析方法不但能处理简单问题，也能处理复杂问题。针对复杂的模型，该方法能给出解值，因而能够从机理上预测土的工程性质，而不是统计和经验性的描述。就此改变了经验分析方法只能从表面或者是形式的角度来着手问题的方法，这是一大突破。当然事物都