GTS在水利工程中的应用
midas-gts数值分析方法介绍-PPT精选文档-精选文档
七-3、抗震分析
2、反应位移法分析 1）计算荷载及其组合： A、地震作用（土层相对位移、结构惯性力和结构周围剪力作用）， 可由一维土层地震反应分析得到；对于进行了工程场地地震安全 性评价工作的，应采用其得到的位移随深度的变化关系；对未进 行工程场地地震安全性评价工作的，可通过计算公式推算。 B、 非地震作用(土压、水压、自重等)取值、分类应按 《地铁设计规范》执行； C、抗震设计荷载组合应按《建筑抗震设计规范》规定执行。
7、地铁隧道
二、midas-gts应用领域
8、铁路移动荷载
移动荷载
二、midas-gts应用领域
9、抗震分析
三、midas-gts分析功能
提供的分析功能如下：
各种分析类型可参考程序自带例题，或yantubbs论坛、仿真论坛等。 D:\Program Files\MIDAS\GTS
四、单元类型
建模相对复杂，分析时间较长，详见相关例题。
3、以八号线下穿平瓦房风险源计算实例介绍平面应变分析方法。 4、具体实例操作。
七、具体操作实例
地铁结构常用分析类型具体实例操作： 1、线性静力分析（荷载-结构模型）； 2、施工阶段分析（地层-结构模型）； 3、抗震分析。
七-3、抗震分析
根据《城市轨道交通结构抗震设计规范》（征求意见稿），抗震 设防烈度为7 度及以上的地下车站结构和区间隧道结构，应进行结构 抗震性能的验算；7 度区地质条件及结构形式简单的区间隧道结构， 可不进行抗震性能验算。计算内容包括反应位移法、时程法分析等。
地铁结构常用分析类型具体实例操作： 1、线性静力分析（荷载-结构模型）； 2、施工阶段分析（地层-结构模型）； 3、抗震分析。
七-2、施工阶段分析
1 、一般问题可采用平面应变分析；涉及到不规则地下结构、交叉隧 道等空间问题需进程三维模型分析。
工程概况-GTS土石坝有限元应力变形计算
MIDAS IT Co., Ltd.
知识要点：
非线性弹性模型邓肯-张：
优点：简单、经验多
可以反映土体变形的非线性； 在一定程度上可以反映土体变形的弹塑性 ； 建立在广义虎克定律的弹性理论的基础上，很容易为工程界接受； 模型参数不多，物理意义明确 ； 确定模型参数只需常规三轴压缩试验； 在岩土工程界得到广泛应用，积累了大量的经验。 缺点：理论基础有限制，仅仅是变模量的弹性模型 不能反映土的剪缩和剪胀性 ； 不能反映不同应力路径的影响 ； 没有考虑中主应力的影响 ； 其计算结果和原型观测结果相比往往存在相当的误差。
MIDAS/ GTS Training Course
MIDAS IT Co., Ltd.
知识要点：
修正后结果
o
s 2z hz s
计算值
z
7
MIDAS/ GTS Training Course
We Analyze and MIDAS DesignIT the Co., Future Ltd.
midas/GTS 技术培训之
GTS土石坝有限元应力变形计算
Material Version 2.6.0, 2008
MIDAS Information Technology Co., Ltd.
1
MIDAS/ GTS Training Course
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工程概况：
对于水利工程设计人员来说，大坝安全性是最为关心的问题，而大坝的应力变 形直接关系到将来能否安全运行。因此必须弄清楚大坝在各个时期、各种工况下的应 力变形状况。 利用有限元对大坝进行应力变形计算，并根据计算结果来细致分析坝体的安全 性，弄清楚哪里是薄弱环节，心墙的应力拱效应如何，选取怎样的心墙设计坡度最为 有利，如何合理的进行材料分区设计等等，都是我们进行数值计算分析研究的主要目 的。 粗反滤 细堆石料 堆石料1区 堆石料2区 围堰 细反滤
全站仪、计算器在三峡上游隔流堤施工测量中的应用
科技信息2008年第28期SCIENCE &TECHNO LO GY INFORMATION 在三峡水利枢纽通航建筑物上游隔流堤施工中,我们采用日本拓普康GTS —711全站仪和CASIOfx —4500p 计算器进行施工测量放样。
拓普康GT S —711全站仪操作非常便利,我们在测量时只要建好测量工作名称,然后在仪器内存的测量控制点中找到相应的测站点和后视点,建立好测站点和后视点之间的测量后视角度后,就可以进行测放点的坐标测量。
将全站仪所测的点的坐标输入到CASIOfx —4500p 计算器中,计算器按照测放部位相应的程序进行砼浇筑线的测放,二者相互配合使隔流堤放样快速、方便,而且还保证了测量放样的准确性。
依据隔流堤设计图纸,我们编写如下程序:1.隔流堤航道侧边坡、长江侧边坡及一期边坡砼浇筑线测放程序:Lbl 1:{A}:A “X1”:{B}B “Y1”Lbl2:{C}:C “X2”:{D}D “Y2”E=C-A:F=D-B V=pol(F,E )T =WT>0=〉Goto 3ΔT =360+TLbl 3:p=1=〉Goto6Δ(一期1:3边坡)Lbl 4:p=2=〉Goto7Δ(航道侧1:2边坡)Lbl 5:Z =V*cos(T-19°25′15.06″)▲(长江侧1:3边坡)L=V*sin(T -19°25′15.06″)▲H=(55-L )/3+135▲Goto8ΔLbl6:Z =V*cos(T -19°25′15.06″)-45.82▲L =V*sin(T-19°25′15.06″)▲H=130-L /3▲Goto 8ΔLbl7:Z =V*cos(T -379°25′15.06″)▲L =V*sin(T-379°25′15.06″)▲H=130+(50+L )/2▲Lbl 8:{M }:MLbl 9:M =999=〉Goto11:≠>M =998≠>Goto2ΔΔLbl 10:M =999=〉Goto 12:≠>M =998≠>Go to 2ΔΔLbl 11:A=47525.793;B=17326.864Goto 1ΔLbl12:A=47487.086;B=17389.095Goto 1Δ程序说明:(1)隔流堤航道侧1:2边坡、长江侧1:3边坡放样时,是将M =999运行,使A 和B 的值为隔流堤堤头圆弧的圆心点坐标值,该点的桩点为0+000,隔流堤中心线在计算时为距离“0”点,距离在航道侧时为负值,在长江侧时为正值;(2)隔流堤一期1:3边坡放样时,先将M=1000运行,使A 和B 为一期边坡控制点的坐标,该点在该边设计130高程的坡顶线上,相对于隔流堤的桩号为0-045.82,该顶线在计算时为距离“0”点;(3)在以上3个部位的放样中,当A 和B 的值为相当部位的控制点坐标值时,P=1为一期1:3边坡的计算方法、P=2为航道侧1:2边坡的计算方法、P=3为长江侧1:3边坡的计算方法,M=998是在计算过程中,不在显示控制点的坐标值,而是要求输入测放点的坐标值;()程序中“Z ”为桩号、“L ”为测放点一隔流堤中心线的距离、“”为设计高程。
MIDAS-GTS在水利工程中的应用-黄河勘测设计规划有限公司
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断层
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上下游水位
上游水位：根据设计水位、正常蓄水位、汛 限水位和死水位，分为315.16m、313m、 303.9m、277m四种情况。 下游水位：取230m和190m进行计算。
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结果分析
不同上下游水位下的渗流量（万方/年）
上游水位 下游水位 无帷幕 设置帷幕 599.17 556.03 568.94 525.72 315.16 190 230 190 313 230 190 303.9 230 190 277 230
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南水北调中线穿黄工程 高边坡渗控措施分析
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南水北调中线穿黄工程 高边坡渗控措施分析地下水位变化过程黄河勘测规划设计有限公司
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Midas/GTS使用体会
☺ 优点
计算功能较全 前处理方便，清晰 接口较好，数据交换方便 不足或建议 无法识别命令流 数据存储有时过大
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F49断层
廊道
排水井
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未设置 排水井
设置 排水井
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黄河下游标准化堤防渗透稳定性分析
原始断面
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黄河下游标准化堤防渗透稳定性分析
原始断面+淤背
淤背
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断层名称 F4 F2 F16 F18 F49 F20 F21 F22 F50 L2
GIS、GPS、RS技术在水利建设领域中的应用探讨.
GIS、GPS、RS技术在水利建设领域中的应用探讨论文导读： 3S技术是遥感技术(Remote sensing。
简称RS)、地理信息系统(Geographic InformationSystem。
简称GIS)和全球定位系统(Global PositioningSystem。
质和量两方面也都难以满足水利信息化的要求。
关键词：水利信息化，遥感技术，全球定位系统，地理信息系统0 背景 3S技术是遥感技术(Remote sensing，简称RS)、地理信息系统(Geographic InformationSystem，简称GIS)和全球定位系统(Global PositioningSystem，简称GPS)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术，是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要技术手段，是地学研究走向定量化的科学方法之一，也是水利信息数字化的关键技术之一。
水利建设及管理是一个信息密集型行业，一方面，水利部门要向社会提供大量的水利信息，如汛情旱情信息、水质和水量信息、水资源信息和水利工程信息等；另一方面，水利部门也离不开相关行业的信息支持，如气象信息、地理环境信息、社会经济信息等。
当今世界信息技术的飞速发展对水利信息的采集、传输、处理、共享方式等都提出了更高的要求，传统的信息采集技术在时间、空间、采集频度和精度方面与水利建设各项工作的整体需求已不相适应，质和量两方面也都难以满足水利信息化的要求，因此，水利建设及管理噩需借助3S技术提升水利建设及管理的效率及效益。
1 GPS技术及其应用 1.1 GPS简介 GPS（Global Positioning System，全球定位系统）是美国从20 世纪70 年代开始研制，历时20年，耗资200 亿美元于1994年全面建成的具有海、陆、空全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
GTS在边坡动态施工设计中的运用
７ ８・
第４ １卷 第 ４期 ２ ０ １ ５年 ２ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ ＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ ＵＲ Ｅ
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ ． ４ Ｆｅ ｂ． ２ ０１ ５
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ — ０ ０ ７ ８ － ０ ２
简化处理 ， 荷载简化为主要为 自重 ； 边界 上限制节 点 向厂房 的上 、
２ 工程 地质 体模 型及 计算 参数
． １ 边坡模 型的 建立 房后缘边坡开挖 为例 ， 说明Ｇ Ｔ Ｓ软件在边坡开挖支 护设 计过 程 中 ２ 厂房的后缘边坡较 高 ， 采用 厂房 的纵 轴线 剖 面建立 模 型 ， 为 的指 导 作 用 。
１ 工程 实例
１ ． １ 工 程 概 况
为２ ． ５ ｍ， 坡 比为 １ ： ０ ． ５ 。
１ ． ２ 厂房 工程 地质 条件
１ ） 地形地貌 。厂址区位于左岸 Ｒ Ｃ Ｃ重 力坝坝 后近河 边 的山 坡上， 山坡地形 总体较 缓 ， 自然 坡度 一般为 ５ 。～１ ５ 。 ， 但 靠河 边地
形多较 陡 ， 部 分 为 基 岩 陡 壁 。２ ） 地 层 岩 性 。 厂 区 多 基 岩 出露 ， 覆
简化建 模的复杂性 ， 边坡 模型对岩体 的节 理 、 构造等 不进行 建模 ， 而在本 构模 型的选取 中给予考 虑。边坡范 围内均为 千枚 岩 ， 岩 层 产 状与剖面大角度相交 ， 且岩体 内地下水 稳定 ， 渗流 系数小 ， 不 考
电站 厂房采用地面厂房 ， 横 向长约 １ ０ ０ ｍ， 纵 向宽约 ４ ２ ｉ ３ ＂ １ ， 最 大 开挖深度约 ６ ７ ｍ， 建基 面高程 约 １ ０ ８ ． ５ ０ ｍ。边坡为 电站厂房 的
GTS在水利工程中的应用
GTS在水利工程中的应用midas/gts在水利水电工程中的应用midas/gts不仅是通用的分析软件,而且是包含了岩土和水利工程领域最近发展技术的专业程序,其功能包括应力分析、施工阶段分析、渗流分析、固结分析以及其他功能，在水利水电工程的设计和安全校和中得到了广泛的应用，取得了较好的效果。
midas/gts为全面、深入分析水利水电工程中的问题提供更多了强有力的积极支持。
例如：提供更多了极为常用的duncan-zhang岩土材料本构演示堆石坝和多数中国地区地质；提供更多基于达西定律的稳态上涌和非稳态流分析以及渗流/形变耦合分析；提供更多多样的岩土力学的演示方法用作确认地质地层中发生的断层、软硬件夹层、节理裂隙等特定的地质拎特性；提供更多继后施工阶段变化的边界形变释放出来系数；提供更多了各种动力时间分数技术和振型运算技术，为不当地质拎的动力抗震分析提供更多了稳固的基础；提供更多了各种动力分析方式：自振周期、反应谱分析（频域分析）、时程分析（时域分析），且程序附带地震波数据库、自动分解成地震波、与静力分析结果的女团功能。
midas/gts化解的水利水电工程问题包含：水坝（包括堆石坝、重力坝、拱坝）的三维仿真模拟水坝（拱坝、重力坝、堆石坝）的动力抗震分析；大型渡槽结构地下管道以及架空管道结构中存有的地震响应分析、管道与土的相互作用堆石坝方面的应用领域（邓肯模型）晶化下陷、渗流等等坝体徐变方面的分析（2021年12月ver300版本）水下结构抗震分析水闸、底板等辅助结构的设计和分析电力系统结构抗震分析地下厂房开凿施工阶段分析土石坝施工阶段的平衡分析一、大坝应力-应变静力分析midas/gts提供更多了直观的三维建模功能，对大坝地层面的演示提供更多了多种方式，可以很方便的对大坝进行三维实体模拟。
midas/gts提供更多了施工阶段分析，可以按照施工围垦和蓄水过程，演示坝体分期读取的条件，并反映坝体不连续界面的力学特性。
GTS在国内实际工程中的应用
目录
工程实例 ................................................................................................................................... 1 一、隧洞工程 ....................................................................................................................... 2 联拱隧道三导洞——全断面二次衬砌工艺 ................................................................... 2 地下厂房施工阶段分析 ................................................................................................... 4 盾构隧道推进对机场外排水渠的影响分析 ................................................................... 6 二、地铁工程 ....................................................................................................................... 8 PBA(洞桩)法模拟 ............................................................................................................ 8 地铁盖挖法施工过程模拟 ............................................................................................. 10 上海四号线大连路站出入口改造工程 ......................................................................... 12 三、基坑工程 ..................................................................................................................... 14 上海 10 号线凯旋路站周边基坑开挖数值模拟 ........................................................... 14 上海世博会浦东园区二维基坑开挖数值模拟 ............................................................. 16 四、边坡工程 ..................................................................................................................... 18 滑坡稳定性分析实例 ..................................................................................................... 18 五、桩基工程 ..................................................................................................................... 20 新建道路对某大桥桩基影响分析 ................................................................................. 20 桩基施工对地下管线的影响 ......................................................................................... 22 六、换(填)土工程 .............................................................................................................. 24 上海世博公园地铁 8 号线保护区域内景观覆土方案 ................................................. 24 高速公路软土地基处理分析 ......................................................................................... 26 土工格栅实例计算 ......................................................................................................... 28 七、荷载结构法 ................................................................................................................. 30 凤凰山隧道设计计算 ..................................................................................................... 30 通缝与错缝管片结构分析 ............................................................................................. 31
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MIDAS/GTS 在水利水电工程中的应用
MIDAS/GTS 不仅是通用的分析软件,而且是包含了岩土和水利工程领域最近发展技术的 专业程序, 其功能包括应力分析、施工阶段分析、渗流分析、固结分析以及其他功能，在水利 水电工程的设计和安全校和中得到了广泛的应用，取得了较好的效果。
MIDAS/GTS 为全面、深入分析水利水电工程中的问题提供了强有力的支持。
如：提供了 极为常用的Duncan-Zhang岩土材料本构模拟堆石坝和多数中国地区地质；提供基于达西定律的 稳态流和非稳态流分析以及渗流/应力耦合分析； 提供丰富的岩土力学的模拟方法用于确定地质 地层中出现的断层、软硬夹层、节理裂隙等特殊的地质带特性；提供了随施工阶段变化的边界 应力释放系数；提供了各种动力时间积分技术和振型迭代技术，为不良地质带的动力抗震分析 提供了坚实的基础；提供了各种动力分析方式：自振周期、反应谱分析（频域分析）、时程分 析（时域分析），且程序内含地震波数据库、自动生成地震波、与静力分析结果的组合功能。
MIDAS/GTS 解决的水利水电工程问题包括： 水坝（包括堆石坝、重力坝、拱坝）的三维仿真模拟 水坝（拱坝、重力坝、堆石坝）的动力抗震分析； 大型渡槽结构 地下管道以及架空管道结构中存在的地震响应分析、管道与土的相互作用 堆石坝方面的应用（邓肯模型） 固结沉降、渗流等等 坝体徐变方面的分析 （2007年12月Ver 300版本） 水下结构抗震分析 水闸、底板等辅助结构的设计和分析 电力系统结构抗震分析 地下厂房开挖施工阶段分析 土石坝施工阶段的稳定分析 一、大坝应力-应变静力分析 MIDAS/GTS提供了直观的三维建模功能，对大坝地层面的模拟提供了多种方式，可以很 方便的对大坝进行三维实体模拟。
MIDAS/GTS提供了施工阶段分析，可以按照施工填筑和蓄水过程，模拟坝体分期加载的 条件，并反映坝体不连续界面的力学特性。
大坝实体示意图 MIDAS/GTS提供了丰富的土体材料本构模型，同时也可以根据用户的需要进行自定义。
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应力变形计算可采用非线性弹性应力应变关系分析，也可采用弹塑性应力应变关系分 析。
- Linear Elastic 线弹性 - Mohr-Coulomb 弹塑性, 软化 - Tresca 弹塑性 - von Mises 弹塑性 - Drucker-Prager 弹塑性 - Transversely Isotropic 各向异性弹性 - Duncan-Chang 双曲线，非线性弹性 - Hoek-Brown 弹塑性 - Jointed Rock 各向异性弹性-各向异性塑性 - Cam-Clay 弹塑性 - Modified Cam-Clay 弹塑性 - Strain Softening 应变软化 - 2D/3D Interface 弹塑性, 摩擦和粘结 - 用户自定义 二、渗流分析 渗流稳态/瞬态分析 从饱和区域到未饱和区域使用Darcy’s原理 在van Genuchten和Gardner’s公式中用户可自定义未饱和特性 计算输出结果及示意图： 确定坝体浸润线及其下游出逸点的位置， 绘制坝体及坝基内的等势线分布图或流网图； 确定坝体或坝基的渗流量； 确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降 确定库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置；
坝基截流总水头图
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坝基截流流线图
不同库水位时浸润线图
心墙坝的渗流分析 三、稳定分析 MIDAS/GTS提供了基于强度折减法的边坡稳定分析，可以对土石坝施工、建设、蓄水和库水位降 落的各个时期不同荷载下分别进行稳定性分析计算。
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边坡稳定分析 四、应力-渗流耦合分析 考虑孔隙水压力-渗流分析应力耦合的有效应力分析
应力-渗流耦合分析对话框
基坑开挖应力渗流耦合分析总水头结果 五、动力抗震分析 各种动力分析(自振周期、反应谱、时程) 内含地震波数据库、自动生成地震波、与静力分析结果的组合功能。
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重力坝动力抗震分析 采用MIDAS-GTS对中等高度重力坝进行动力抗震分析， 研究各种参数对重力坝响应及其开 裂的影响。
坝体在地震过程中的运动
位移时程曲线
一点的高度位移时程曲线 六、特殊材料本构在水利工程中的应用 MIDAS-GTS提供了丰富的本构模型， 以下主要说明Duncan-Zhang模型在堆石坝等水利工程 上的应用。
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混凝土堆石坝示意图
邓肯－张模型
高度方向的沉降位移
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顺河道方向位移
七、水工地下厂房施工阶段的模拟 地下厂房洞室群设计施工方法特点是：完全根据地下厂房第一层开挖揭示的实际地质情况 修正三维弹塑性FEM计算模型，真实模拟施工单位现场赶工期的“平面多工序、立体多层次”施 工作业顺序，合理考虑洞室群开挖间的相互影响，在此基础上进行三维洞室群的预测解析，根 据计算结果进行下一层开挖前的支护设计；在进入下一层开挖时，对开挖面加强现场同步开挖 观测，及时分析观测资料，对观测分析中发现的一些重点施工支护部位适时加固，确保围岩支 护安全稳定。
地下厂房采用尾部布置方式，由主副厂房、主变洞、尾水事故闸门洞3个平行排列的主要洞 室，以及用于电缆、交通、通风、排水的洞室与竖井组成 。
地下洞室群的三维模拟
洞侧位移云图
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八、水工固结沉降模拟 在荷载作用下，土体内部含水缓慢渗出，体积逐渐减小，称为土体的固结，它使土体产生 压缩变形，同时也使土的强度逐步增大，因此，土体固结即使地基产生沉降，也控制着地基的 稳定，是土力学中的一个重要课题，也是基础施工、堤坝施工、地基加固、基础开挖、边坡稳 定分析等过程中至关重要的问题。
护岸结构-防浪堤的固结分析
固结分析孔隙水压力图
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MIDAS/GTS在水利水电工程运用中的主要特点： (1) 直观的三维建模 - 高级实体/面建模 - 自动划分网格 - 考虑岩层特性的三维地表、地层面生成功能 - TGM（地形生成器） - 复杂边界和荷载的设置 (2) 多种分析功能和材料模型 - 复杂施工阶段的模拟 - 三维接触单元 - 应力-渗流耦合分析 - 地下水渗流(稳定流/非稳定流)分析 - 固结分析功能 - 材料模型的多样性 - 各种动力分析(自振周期、反应谱、时程) (3) 卓越的分析规模和分析速度 - 分析规模 (单元200,000个) - 分析速度 (相对同类软件而言快3～5倍) (4) 直观亲和的图形后处理 - 等值线图，矢量图，等值面 - 曲线图显示 - 时间历程结果 - 任意结果标记功能 - 动画显示 - 三维空间切断功能 - 输出表格 - 输出文本 (5) 计算书自动生成 - 模型信息和分析结果计算书的自动输出功能(xml, xsl) - 模板功能
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