中文参考手册-PLAXIS 2D--岩土三维建模分析

参考手册目录1简介 (7)2 一般说明 (7)2.2 文件处理 (9)2.3 帮助工具 (9)2.4 输入方法 (10)3 输入前处理 (10)3.1 输入程序 (10)3.5 荷载和边界条件 (28)4 材料属性和材料数据组 (33)4.1 模拟土体及界面行为 (35)4.1.1 一般标签页 (35)4.1.2 参数标签页 (39)4.1.3 渗流参数标签页 (50)4.1.4 界面标签页 (56)4.1.5 初始标签页 (61)4.2 不排水行为模拟 (63)4.2.1 不排水（A） (64)4.2.2 不排水（B） (64)4.2.3 不排水（C） (64)4.3 土工试验模拟 (64)4.3.1 三轴试验 (67)4.3.2 固结仪试验 (68)4.3.3 CRS (68)4.3.4 DDS (69)4.3.6 结果 (70)4.4 板的材料数据组 (70)4.4.1 材料数据组 (71)4.4.2 属性 (71)4.5.1 材料数据组 (74)4.5.2 属性 (74)4.6 锚杆的材料数据组 (75)4.6.1 材料数据组 (76)4.6.2 属性 (76)4.7 几何构件的材料数据组赋值 (76)5 计算 (77)5.1 计算程序界面 (77)5.2 计算菜单 (78)5.3 计算模式 (79)5.3.1 经典模式 (80)5.3.2 高级模式 (80)5.3.3 渗流模式 (81)5.4 定义计算阶段 (81)5.4.1 计算标签页 (81)5.4.2 插入或删除计算阶段 (82)5.4.3 计算阶段的标识和顺序 (82)5.5 分析类型 (83)5.5.1 初始应力生成 (83)5.5.2 塑性计算 (85)5.5.3塑性（排水）计算 (85)5.5.4 固结（EPP）分析 (85)5.5.5 固结（TPP）分析 (86)5.5.6 安全性（PHI/C折减） (86)5.5.7 动力分析 (87)5.5.8 自由振动 (87)5.5.9 地下水渗流（稳态） (88)5.5.10 地下水渗流（瞬态） (88)5.5.11 塑性零增长步 (88)5.6 加载步骤 (90)5.6.1 自适应步长法 (90)5.6.2 加载终极水平法 (90)5.6.3 加载步数法 (91)5.6.4 自适应步长（固结） (92)5.7 计算控制参数 (92)5.7.1 迭代过程控制参数 (93)5.7.2 孔压限定 (97)5.7.3 荷载输入 (97)5.7.4 控制参数 (100)5.8 分步施工‐几何定义 (102)5.8.1 改变几何模型 (102)5.8.2 激活或冻结类组或结构对象 (103)5.8.3 激活或改变荷载 (103)5.8.4 应用指定位移 (104)5.8.5 材料数据组重新赋值 (105)5.8.6 在块类组上施加体积应变 (105)5.8.7 施加锚杆预应力 (106)5.8.8 施加隧道衬砌收缩 (106)5.8.9 ΣMstage < 1 的分步施工 (107)5.8.10 未完成的分步施工计算 (108)5.9 分步施工‐水力条件 (109)5.9.1 水的单位重度 (109)5.9.2 潜水位 (109)5.9.3 封闭边界 (113)5.9.4 降水 (113)5.9.5 类组水位分布 (114)5.9.6 渗流和固结边界条件 (115)5.9.7 特殊对象 (115)5.10 荷载乘子 (115)5.10.1 标准荷载乘子 (116)5.10.2 其它乘子和计算参数 (118)5.10.3 动力乘子 (119)5.11敏感性分析&参数变化 (120)5.11.1敏感性分析 (121)5.11.2参数变化 (121)5.11.3定义参数变化 (121)5.11.5 敏感度—查看结果 (123)5.11.6 参数变化 — 计算边界值 (125)5.11.7 查看上下限 (125)5.11.8 查看变化结果 (125)5.11.9 删除结果 (126)5.12 执行计算 (126)5.12.1 预览施工阶段 (126)5.12.2 选定曲线点 (126)5.12.3 执行计算过程 (126)5.12.4 放弃计算 (127)5.12.5 计算过程中输出 (127)5.12.6 选择拟输出计算阶段 (130)5.12.7 重置分步施工设置 (130)5.12.8 计算过程中调整输入数据 (131)5.12.9 自动误差检验 (131)6 输出程序‐概览 (133)6.1 输出程序的界面 (134)6.2 菜单栏中的菜单 (135)6.3 输出程序中的工具 (138)6.4绘图区 (144)6.5 输出的视图 (147)6.6报告生成 (148)6.7生成动画 (151)7 输出程序中的可用结果 (152)8曲线 (161)1简介PLAXIS 2D是一个专门用于各种岩土工程问题中变形和稳定性分析的二维有限元计算程序。

一实际问题可以通过平面应变或者轴对称模型模拟。

程序使用简捷的图形界面，方便用户根据代表性断面，快速生成几何模型和有限元网格。

用户需要熟悉Windows视窗操作环境。

要很快掌握有关PLAXIS的主要功能，最好是通过示范手册中的示例来熟悉相关知识。

本参考手册的使用对象，是那些希望对本计算程序作进一步了解的用户。

手册包括了在示范手册里没有详细阐述的一些程序功能，以及怎样用PLAXIS软件解决更广泛类型问题的操作细节。

用户界面包含四个子程序（输入，计算，输出和曲线）。

输入程序是一个前处理程序。

用于定义问题的几何模型和创建有限元网格。

计算程序是一个用户界面的单独一部分。

用于定义和执行有限元计算。

输出程序是后处理程序。

输出二维视图或者剖面、以及通过绘制几何点输出数值的图形(曲线) ，来查看计算结果。

本参考手册的内容，就是根据这四部分子程序以及各子程序菜单下所列的各个选项来安排的。

有关本构模型、有限元方程或非线性求解算法的具体内容，不包含在本手册里。

这些内容和其他一些相关知识，可参阅科学手册和材料模型手册等参考文献。

2 一般说明PLAXIS 2D用户界面上有四大部分，在讲述他们的具体功能之前，本章首先介绍适用于全程序各个部分的一般事项。

2.1 单位和符号规定对于任何一个分析，采用一致的度量单位系统很重要。

在输入问题的几何信息之前，先要从标准单位里选择一组合适的基本单位。

基本单位由长度、力和时间组成。

这些基本单位在输入程序的一般设置窗口里定义。

表2.1列出了所有的可用单位、默认设置和折算到默认单位的换算系数。

后面的输入数据和输出数据，都要和这里选定的单位系统相一致。

某个特定参数适宜的输入单位，一般会根据基本单位系统，直接列在编辑框后面；或者在使用输入表格时，显示在输入列的上方。

这样可以减少输入单位的错误。

全部PLAXIS手册的示例采用的都是默认单位。

表 2.1 可用单位和折算到默认单位的换算系数长度 换算系数 力 换算系数 时间 换算系数 毫米 =0.001米 牛顿 =0.001千牛 秒 =1/86400天 [米] =1米 [千牛]=1千牛分=1/1440天英寸 =0.0254米兆牛 =1000千牛 时 =1/24天英尺 =0.3048米磅千磅 =0.00444482千牛=4.44482千牛[天]=1天为方便起见，以下列出经常使用的两套单位：标准单位 其它单位基本单位 长度 [m] [ft]力 [kN] [klb]时间 [day] [sec]几何图形 坐标 [m] [ft]位移 [m] [ft]材料特性 弹性模量 [kPa]=[kN/m2] [kips]=[klb/sq内聚力 [kPa] [kips]摩擦角 [deg.] [deg.]剪胀角 [deg.] [deg.]容重 [kN/m3] [klb/cu渗透系数 [m/day] [ft/sec]力和应力 集中荷载 [kN] [klb]线荷载 [kN/m] [klb/ft]分布荷载 [kPa] [kips]应力 [kPa] [kips]在一般设置里改变基本单位时，一定范围的已有的输入值会自动换算到这个新设置的单位。

这种自动换算对输入程序里的材料数据组和其他材料性质的参数适用；但不适用于和几何图形有关的输入值（比如几何数据、荷载、指定位移或地下水位），也不适用于任何输入程序之外的输入值。

如果要在一个已有工程项目里特地使用不同的单位系统，需要人为修改所有几何图形数据，并重新执行所有计算。

在平面应变分析里，由指定位移计算所得的力，是平面外单位长度上的力（z方向，见图2.1）。

轴对称分析计算所得的力（力-X，力-Y），是作用于对角弧度为1的圆弧边界上的力。

因而，要得到与整个问题对应的力，这些分力应当乘以因子2π。

轴对称分析问题的其他计算结果，是按单位宽度而不是按单位弧度给出的。

符号规定PLAXIS是根据几何模型来生成二维有限元模型的。

这个几何模型，是在全局坐标系里的x-y平面上建立的（图2.1），其中z指向平面外。

规定全局坐标系的z轴正方向指向用户。

尽管PLAXIS版本8是一个二维程序，它的应力却是用三维Cartesian坐标系表示的(如图2.1所示)。

在平面应变分析里，σzz 指向平面外。

轴对称分析里，x代表径向坐标，y代表轴向坐标，z代表切向。

此时，σxx表示径向应力，σzz表示环向应力。

图2.1 坐标系和正应力分量的表示在所有输出数据里，压应力（包括孔隙压力）和压力设为负值，而拉应力和拉力设为正值。

图2.1所示为正应力方向。

2.2 文件处理PLAXIS 里的文件处理由经过修改的普通Windows 文件管理器（图2.2）完成。

图2.2 PLAXIS文件管理器使用文件管理器，可以查询单机（和网络）环境下任何允许目录下的文件。

用于存储 PLAXIS工程项目信息的主文件，有一个结构化格式，命名为project.P2D，其中project为工程项目名称。

除此文件外，其它数据存储在子目录project.P2DAT下的若干文件里。

一般不需进入该目录，因为在该目录不能读取单个文件。

为了方便用户识别，在选中一个PLAXIS 项目文件（*.P2D）时，对应工程项目几何图形的一个小位图，会显示在文件管理器里。

2.3 帮助工具本软件的帮助菜单包含参考手册电子版链接，以便于用户了解各个程序的选项和功能。

许多程序功能在工具栏上设有专门的按钮。

当鼠标指针在某一个按钮上停留一秒钟以上时，屏幕会出现一个黄色旗标，其上显示有关该按钮功能的简短说明（提示）。

2.4 输入方法在PLAXIS里输入数据的方法，分鼠标点击、拖移以及键盘输入。

一般可区分四种输入类别：输入图形对象 （例如：绘制土层）输入文字 （例如：输入项目名称）输入数值 （例如：输入模型参数）输入选项 （例如：选择土体模型）鼠标一般用于绘制图形和选择选项，而键盘用于输入文字和数值。