大厦基坑开挖数值模拟报告midasGTS
基于MidasGTS的深基坑桩锚支护结构整体稳定性研究
基于Midas GTS的深基坑桩锚支护结构整体稳定性研究摘要：基于四川省某基坑开挖工程，通过有限元软件Madis建立三维数值模型研究不同工况下基坑围护结构、坑底隆起变形规律以及支撑内力变化。
研究结果表明：随着基坑开挖的进行，围护结构水平位移逐渐增大，整体呈现先增后减的复合式变形，其最大水平位移约发生在基坑开挖深度的7/10处；坑底隆起变形为弹性隆起，最大竖向位移发生在基坑中间处；围护结构弯矩随基坑开挖深度的增加，弯矩最大值逐渐下移，最大值为12KN·m；围护板桩最大水平剪力为16.5KN；内支撑轴力最大值为276KN，发生在基坑开挖完成时；预应力锚杆随开挖的进行锚杆轴力无明显变化，最大值为219KN。
关键词：基坑开挖；有限元分析；水平位移；内力引言：在深基坑施工过程中，因施工方法的不同，会对周围环境造成诸多不利因素，国内外众多学者采用数值仿真法、实测法、理论分析法、经验预测法等进行了相关研究[1-5]。
江晓峰、刘国彬等[6]对大量深基坑监测数据整理分析，总结出墙后地表沉降的影响区间；汪鹏程[7]通过建立基坑下卧隧道三维模型，证明了抗拔桩和高压旋喷桩两种坑底加固方法均可有效控制下卧隧道的竖向位移；张翔等[8]为研究基坑回弹与工程桩之间的关系，通过建立数值模型分析，表明工程桩的桩长、桩径及刚度对基坑回弹影响明显；万星等[9]收集大量软土基坑案例研究，归纳出软土地区围护结构变形存在着明显的时空效应；王正振等[10]通过某基坑实测数据分析，表明冠梁标高对基坑顶部土体变形影响较大。
然而，目前对多种支护结构作用的基坑以及支护结构内力研究较少，本文依托四川省某深基坑工程为背景，采用有限元软件Midas建立相应基坑模型，分析基坑围护结构、土体变形以及支护结构内力变化规律，为早起设计和后期开挖过程中保持基坑的稳定性以及该地区其他类似工程管理及监测重点提供给一定的参考。
1.工程概况某基坑位于四川省绵阳市，该基坑周边暂无邻近建构筑物，基坑南北长约20m，东西长约10m，基坑最大开挖深度为10m，此基坑开挖分成5个阶段进行开挖，支护形式主要为围护板桩、圈梁、立柱、内支撑、锚杆等支护结构，板桩深度12m，嵌入深度为2m。
midas-gts数值分析方法介绍
与sap2000相比较，1）CAD建模型时，不需将曲线分段，因而不 需分小段施加荷载2）弹簧背离结构端可施加强制位移，满足反应位 移法分析要求3）经比较，计算结构内力较sap2000基本一致。
七、具体操作实例
3、水利大坝
二、midas-gts应用领域
4、桥台基础
二、midas-gts应用领域
5、边坡工程
二、midas-gts应用领域
6、基坑开挖
二、midas-gts应用领域
7、地铁隧道
二、midas-gts应用领域
二、midas-gts应用领域
8、铁路移动荷载
移动荷载
9、抗震分析
二、midas-gts应用领域
七-3、抗震分析
3、时程法分析 2）计算方法。 A、考虑水平和竖向地震波的影响，其加速度最大值按照
1（水平X方向）：0.85（水平Y方向）：0.65（竖向）的比例调整。 B、计算模型的侧面人工边界距地下结构为3倍车站水平有效宽度，
底面人工边界距结构为3倍车站竖向有效高度，上表面取至实际地表。 C、模型边界采用粘弹性吸收边界。为了定义粘性边界需要计算相应 的土体x, y, z方向上的阻尼比。计算阻尼的公式如下：
大或在横向有结构连接； B、地质条件沿地下结构纵向
变化较大，软硬不均； C、隧道线路存在急曲线。
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。
基坑开挖对邻近地铁隧道影响的MidasGTS三维数值模拟分析_刘远亮
2 工程应用 2． 1 工程概况
广州某房地产开发有限公司拟修建的工程项目 位于广州市白云区，本项目占地面积 39780 m2 ，建 筑面积 280144 m2 ，建筑物高度约 200 m； 拟设地下 室 2 ～ 3 层，基坑开挖深度 17. 05 ～ 18. 75 m。
并将造成紧邻地铁结构的受力状态发生一定程度的 改变，但整体位移量较小，在正常施工条件下，该工 程项目基坑开挖不会危及邻近地铁的安全运行。
3 结语 基坑开挖会造成邻近地铁区间隧道结构发生一
定程度的水平侧向位移和竖向位移，预计地铁区间 隧道结构的最大变形量可控制在 10 mm 以内，属于 安全范围。在施工组织和施工方案均正常合理的情 况下，修建上盖建筑物将不会造成紧邻地铁区间隧 道的受力状态发生明显改变，且其结构的受力状态 处于较低水平，不危及地铁区间隧道和地铁车站的 结构安全。结果表明，运用 Midas GTS 数值模拟计 算软件进行分析建筑物施工对邻近地铁隧道的影 响，并用修正摩尔 － 库伦本构模型进行三维模拟计 算，所得的结果与实测数据对比，比较符合实际，对 实际工程有一定的指导意义。
图 3 地铁隧道结构 X 方向位移
图 2 基坑连续墙、内撑、立柱、锚杆及地铁隧道结构三维网格模型
如图 1 所示，模型尺寸为长 × 宽 × 高 = 110 m × 80 m × 45 m，其中，隧道直径 6 m，模型沿轴线方向 长 65 m，根据圣维南原理，隧洞两侧各延伸 5 倍洞 径以避免边界效应，模型共划分 110806 个单元。模 型自上而下各土层依次为人工填土、粉粘土、粉砂、
基于MIDAS深基坑地下连续墙支护数值模拟分析
１引言
一
迈 向高层 、 超 高层 建筑 ， 深 基坑 工程 也 就越 来越 多 ， 在 当 Ｍ Ｉ Ｄ Ａ Ｓ ／ Ｇ Ｔ Ｓ适 用 于坝 体 的稳 定 性分 析和 渗 流分 析 、 前 的基坑 工 程 中支护 结构 型 式 多种 多样 ， 其 中地 下连 续 固结 分 析 、 隧道工程、 地基承载力与变形分析 、 基 坑 工 墙 作 为深 基 坑 工 程 中最 佳 的挡土 结 构 之 一 在广 州软 土 程 、 大 坝施 工 过程 模 拟 、 三 维 边坡 稳 定 性 分析 、 地震 、 爆 地 区被广 泛应 用 。 地 下连 续墙 具有 工程 施工 对环 境影 响 破 以及动 力荷 载分 析等 各种 岩土 工程 问题 。 小、 刚 度大 、 整 体性 能好 、 可 以与 支 护 外墙 两 墙 合 一 、 抗 Ｍ ｉ ｄ ａ ｓ Ｇ Ｔ Ｓ 中 提 供 了七 种 分 析 功 能 ：静 力 分 析 渗 能力好 、 可 以采 用逆 作法 施 工等优 点 。 （ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ） 、 渗 流分 析 （ ｓ ｅ ｅ ｐ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ） 、 应 本 文 通 过有 限元 软 件 Ｍ Ｉ Ｄ Ａ Ｓ对 佛 山市 地 块 德 莱 尔 力 一渗 流耦 合分 析 （ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ — ｓ ｅ ｅ ｐ ａ ｇ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｅ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ — 基 坑 大厦 项 目进行 数值 模拟 分 析 ， 在后 处 理 中提 取 支 护 Ｓ ｉ ｓ ） 、 固结分析 （ ｃ ｏ ｎ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ） 、 施 工 阶 段 结构 变形 值 与实测 值进 行对 比分析 ， 并 探 讨基 坑 开挖 过 分析 （ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ） 、 动力 分析 （ ｄ ｙ — 程 中地 下 连续 墙 的水 平位移 、 竖 向位 移 以及 支撑 轴 力 等 ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ） 、 边坡稳定性分析 （ Ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ 的变化 规 律 ， 为变 形控 制设 计 与工程 监测 提供 依据 。 ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ） ［ １ ］
MIDAS大面积基坑开挖稳定性分析
2.2.3模型接触设置
在 MIDAS/GTS软件 、地基土与结构之间的界面行为是 通过设置接触单兀模拟。接触单兀应用M〇hr--〇ul〇m b 准则。
2.2.1模型材料参数设置
相 较 于 Mohr-C ulom b模 型 ，修 正 Mohr-Coulomb模型可 以分别设置加载和卸载土体变形模量。根 据 MIDAS/GTS帮
17.5 16.5 18.5 19.0 21.0
孔隙比
0.75 1.53 0.70 0.85 0.79
泊松比
0.37 0.40 0.30 0.38 0.26
弹性模量
/M Pa
40 30 60 80 350
粘聚力
/kPa
8 6.9 2.0 24.6 30
内摩擦角 /() 10 2.8 25.0 15.1 30
用 一 级 放 坡 开 挖 和 一 道 内 支 撑 结 合 的 形 式 。支 承 桩 、冠梁和
混 凝 土 内 支 撑 :混 凝 土 强 度 等 级 为 C30，基坑采用坑内降水
井降水和排水沟明排。
图 2 为 基 坑 剖 面 图 ，三轴 搅 拌 桩 深 度 27m ，场地地下水
以完整的隔水层为界，可分为三层 ，第一层为填土中的孔隙
限元分析软件进行建模。计算基本假定:①各层土
层 为均质、各 向 同 性 体 ，土 体 为 理 想 弹 塑 性 体 ，采
用 修 正 Mohr-Columb屈服准则和等向硬化规律；
②三轴搅拌桩可等效为地下连续墙[4;③假定三轴
搅 拌 桩 为 不 透 水 介 质 ，设 置 节 水 帷 幕 ；④各内 支
撑 、格 构柱、支承桩为线弹性体;⑤场地标高设为
为 合 理 ，研 究 成 果 为 类 似 项 目 提 供 参 考 。
基于Midas_GTS分析的深基坑降水开挖变形特性研究
【作者简介】温世聪（1987耀），男，江西瑞金人，高级工程师，从事建筑工程检测与咨询研究。
基于Midas GTS 分析的深基坑降水开挖变形特性研究Research on Dewatering Deformation Characteristics of a Deep Foundation PitBased on the Analysis with Midas GTS温世聪1，周汇智2（1.广东省建筑科学研究院集团股份有限公司，广州510500；2.广东省建设工程质量安全检测总站有限公司，广州510500）WEN Shi-cong 1,ZHOU Hui-zhi 2(1.Guangdong Provincial Academy of Building Research Group Co.Ltd.,Guangzhou 510500,China;2.Guangdong Construction Engineering Quality Safety Testing Head Station Co.Ltd.,Guangzhou 510500,China)【摘要】基于Midas GTS 软件对广州某深基坑开挖过程进行数值模拟，考虑渗流作用的影响，对比分析了两种情况下基坑开挖过程中周边地表沉降变形、围护结构水平位移的变化规律，并与现场地面沉降调查结果进行比较。
结果表明，地下水渗流作用在基坑降水开挖过程中有显著影响。
【Abstract 】Based on the Midas GTS software,the numerical simulation of the excavation process of a deep foundation pit in Guangzhou wascarried out.Considering the influence of seepage,the change law of the surrounding surface settlement deformation and the horizontal displacement of the enclosure structure during the excavation of the foundation pit under the two conditions was compared.The results show that groundwater seepage has significant influence on the dewatering process of foundation pit.【关键词】基坑降水；数值模拟；Midas GTS ；变形特性【Keywords 】foundation pit precipitation;numerical simulation;Midas GTS;deformation properties 【中图分类号】TU433【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2024）03-0016-04【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2024.03.2051引言随着城市轨道交通的快速发展与城市用地资源的紧张,地铁车站深基坑大量出现在建筑密集、地下水位较浅的地区。
基于Midas-GTS的基坑开挖数值模拟分析
DOI院10.13905/ki.dwjz.2019.05.029基于Midas-GTS的基坑开挖数值模拟分析NUMERICAL SIMULATION ANALYSIS OF FOUNDATION PIT BASED ON MIDAS-GTS方年春（上海强劲地基工程股份有限公司，上海201806）FANG Nianchun（Shanghai Qiangjin Toundation Engineering Co.,Ltd.,Shanghai201806，China）【摘要】结合上海某软土地区的某基坑工程实例，通过分析该工程的实际状况，使用有限元分析软件Midas-GTS，建立了可行的基坑开挖有限元模型，并对模型进行了定性分析。
通过软件的后处理功能，提取相应的变形位移等数据，详细地进行了地下连续墙的水平位移分析和坡顶沉降分析，并在不同工况对比下，分析了地下连续墙深度对地下连续墙的水平位移的影响。
结果表明，在基坑开挖过程中，地下连续墙的最大侧向位移随着基坑深度不断加深而逐渐增大，并且最大值产生位置的深度也不断下降。
同时距离较差土质较近的区域基坑发生的变形较大，故在开挖过程中要充分考虑到基坑附近土质情况对基坑开挖的影响，并做好进一步的加固措施，以此保证基坑开挖的稳定。
【关键词】地下连续墙；有限元与数值模拟；基坑工程；变形特征【中图分类号】TU47【文献标志码】A【文章编号】1001-6864（2019）05-0118-04Abstract:Combining with a foundation pit project of a soft soil area in Shanghai,a feasible finite element model of foundation pit excavation is established by analyzing the actual situation of the project and using the finite element analysis software Midas-GTS,and the qualitative analysis of the model is carried out.Through the post-processing function of the software,the corresponding deformation and displacement data are extracted and carried out in de-tail.Horizontal displacement analysis of diaphragm wall and settlement analysis of slope top are carried out,and the influence of diaphragm wall depth on horizontal displacement of diaphragm wall is analyzed under different working conditions.The results show that the maximum lateral displacement of diaphragm wall increases with the deepening of foundation pit,and the depth of the maximum position decreases.At the same time,the deformation of the foun-dation pit is larger in the area close to the poor soil,so the influence of the soil condition near the foundation pit should be fully considered in the excavation process,and further reinforcement measures should be taken to ensure the stability of the foundation pit excavation.Key words:diaphragm wall；finite element and numerical simulation；foundation engineer；deformation characteristi0引言当今中国城市工程建造技术日益成熟，狭隘的土地越来越不能满足城市空间的开发和发展，在地上空间已经不能满足城市持续快速发展对土地的需求的情况下，城市地下空间的开发和利用成为了一个重大研究课题和方向。
基于Midas GTS的深基坑开挖支护三维数值分析
表1基坑支护土层物理力学参数Tab.1Physical and Mechanical Parameters of theSoils of Foundation Pit4〈2〉粉砂Q 4m 19.0100 6.025〈3〉粉质粘土Q 3m 19.615039.111.5〈4〉砾砂Q 3m 20.0180 6.030〈5〉粉质粘土Q 2m19.922057.814.9广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2018年7月第25卷第7期JUL 2018Vol 25No.70引言近年来，随着经济的快速发展，城市建设规模的不断扩大，高层建筑和地下交通所带来的基坑问题成为土木工程界的热点问题。
由设计失误导致的基坑事故频频发生，而三维数值模拟能够很好地模拟基坑开挖支护的全过程，可为实际施工中提供位移和内力预测数据，从而能有效防止基坑事故的发生[1-2]。
李明瑛等人、赵中椋等人曾运用Midas 有限元软件对深基坑支护进行数值模拟分析，在进一步分析竖向变形和水平位移后，提取支护结构变形值和实际检测变形值进行对比，为变形控制设计与工程监测提供依据[3-4]。
此外，何明、周杰等人利用同样的软件，分别用二维建模和三维建模的方式对基坑开挖进行模拟后，证明了基坑方案的可行性以及基坑的安全性[5-6]。
现以海南省三亚市某度假酒店地下室深基坑工程为研究对象，利用Midas GTS 有限元数值分析软件，在基坑开挖支护设计的基础上，模拟基坑的分步开挖过程，并提取坑壁和坑底位移场和支护结构内力，为实际的基坑开挖提供有力的数据参考。
1深基坑工程概况本项目位于海南省三亚市天涯区，用地面积10158.68m 2，高12层，设2层地下室，±0.00相当于国家85高程9.5m ，基底相对标高-12.4m ，场地现状相对标高-1.5m ，基坑开挖深度10.9m ，基坑周长370m ，基坑侧壁安全等级为二级。
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西上水 管线1
西上水 管线2
西燃气 管线
Φ300
Φ400
12×24 48×72 Φ200
Φ300
Φ800
Φ400
西电力 西电信 南燃气 南电信 南污水 南上水 北侧隧
管线
管线
管线
管线
管线
管线
道
----
12×24 48×72 Φ400
48×72 Φ600
300
Φ1500
----
钢材 锚杆 管线 基础 地下连续墙
锚固段长(m)
表1.3 锚杆尺寸一览表 自由端长(m) 中心标高(m)
锚杆直径(m)
锁定值(kN)
第一道锚杆（A类）
20
第二道锚杆（A类）
21
第三道锚杆（A类）
20
第四道锚杆（A类）
22
第一道锚杆（B类）
15
第二道锚杆（B类）
22
第三道锚杆（B类）
20
第四道锚杆（B类）
22
10
-4.7
0.02
380
表1.5 管线、支护材料参数一览
本构选择
2
弹性模量(kN/m)
泊松比
弹性
210000000
0.3
弹性
210000000
0.3
弹性
200000000
0.3
弹性
20000000
0.3
弹性
20000000
0.3
3
容重(kN/m)
78.5 78.5 24 25 25
三、模型建立
整个模型尺寸一般选择基坑开挖范围 3～5 倍，故根据工程实际尺寸确定，在 X 方向取 413m，Y 方向取 205m，Z 方向取 100m，如图 3.1 所示。
4874800
0.259
21.4
0.3
8
48
支撑系统 第一道支撑 第二道支撑 第三道支撑 第四道支撑
表1.2 内支撑尺寸一览表
中心标高(m)
围檩(mm)
-2
1000×800
-10
1400×900
-18
1500×1000
-25.5
1500×1000
内支撑(mm) 800×800 1000×900 1400×1000 1400×1000
8
-8.7
0.02
380
7
-12.7
0.02
450
5
-16.7
0.02
480
10
-4.7
0.02
260
8
-8.7
0.02
450
7
-12.7
0.02
480
5
-16.7
0.02
4Hale Waihona Puke 0管线尺寸 (mm)
管线
尺寸 (mm)
北上水 管线
北污水 管线
表1.4 管线尺寸一览表
北电力 管线
北电信 管线
北热力 管线
黏聚力
2
(kN/m)
摩擦(deg)
砾卵石
摩尔库伦
337370
0.262
21.1
0.3
0
50
粘质粉土
摩尔库伦
189820
0.27
19.5
0.41
13.96
17.84
卵石1
摩尔库伦
847250
0.258
21.3
0.3
12
52
粘砂粉土
摩尔库伦
750080
0.267
20.6
0.35
8.3
18.2
卵石2
摩尔库伦
凯特大厦基坑开挖数值模拟
—midas GTS NX
编制：midas 廖井霞 日期：2014 年 11 月 23 日
一、工程概况
本工程由英皇（北京）房地产开发有限公司投资兴建，结构设计由香港奥亚纳工程顾问 公司负责，受业主委托北京市地质工程勘察院承担该工程项目的建筑地基勘察工作。
1.1 拟建场地位置：拟建场地位于北京市朝阳区建国门外大街永安里D段（建国门外大 街南侧，建华南路东侧）。
3.1 模型尺寸示意图
摩尔库伦
54600
0.331
17.8
0.58
11
14.1
砂质粉土
摩尔库伦
94180
0.301
20.1
0.39
7.67
20
圆砾
摩尔库伦
235060
0.273
20.8
0.3
0
45
重粉粘
摩尔库伦
165060
0.282
19.2
0.62
17.6
6.87
本构选择
弹性模量
2
(kN/m)
泊松比
3
容重(kN/m)
K0
此部位热力隧道资料，该隧道为暗挖法施工，隧道中心距离基坑外皮为11.2m，隧道宽6m， 高4.35m，隧道底部距地面为12.27m。
具体布置如图1.1所示。
二、参数选择
图1.1 凯特大厦基坑周边环境平面图
根据现场钻探、原位测试及室内土工试验成果，按地层沉积年代、成因类型，将拟建场
地地面以下80米深度范围内的地层划分为人工堆积层及一般第四纪沉积层。
基坑支护形式包括地下连续墙，四道内支撑，围檩以及四层锚杆。地下管线在基坑开挖
受到的影响在模拟的考究范围之内，另外基坑北侧隧道也是模拟开挖过程中需要考虑的。
参数选取见下列表单。
表1.1 土层参数一览
弹性模量
本构选择
泊松比
容重(kN/m3)
K0
(kN/m2)
黏聚力 (kN/m2 )
摩擦(deg)
堆土粉土