midas gts 模拟变截面隧道的开挖
12-隧道施工阶段固结分析 midas gts 用户手册 相信对MIDAS GTS 初学者绝对有用
基础例题 12隧道施工阶段固结分析1GTS 基础例题 12GTS 基础例题 12.- 隧道施工阶段固结分析运行GTS 概要 生成分析数据 属性 / 5 建立二维几何模型 矩形, 直线, 圆弧 / 9 交叉分割 / 12 生成二维网格 网格尺寸控制 / 13 映射网格 k-线面 / 15 自动划分平面网格 / 18 自动化分线网格 / 19 分析 荷载, 支撑 / 20 节点水头 / 22 定义施工阶段 / 23 分析工况 / 27 分析 / 29 查看分析结果 位移等值线 / 31 孔隙压力 / 32 应力等值线 / 33 随时间的孔隙压力变化 / 351 2 5101320302GTS 基础例题 12GTS 基础例题 12隧道施工阶段固结分析此操作例题中通过在GTS里直接输入坐标来建模并进行施工阶段固结分析。
此例题通 过二维的隧道模型在开挖隧道时同时考虑孔隙压力的变化及地基的变形的固结分析。
在第一个施工阶段里定义模型的地基的约束条件和外部边界的排水条件，在第二个施 工阶段里定义随着隧道的开挖其开挖面的排水条件及右侧地基的竖直位移约束条件。
熟悉在任意施工阶段用图形和表格输出结果的方法以及多种查看分析结果的方法。
运行GTS运行程序。
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.运行GTS 。
点击 文件 > 新建打开新项目。
弹出项目设定对话框。
项目名称里输入‘基础例题 12’。
模型类型指定为‘2D’。
分析约束指定为‘X-Z平面’。
单位系统里的内力, 长度, 时间指定为‘kN’, ‘m’, ‘day’。
其他的直接使用程序的默认值。
点击 。
10. 主菜单里选择视图 > 显示选项...。
11. 一般表单的网格 > 节点显示指定为‘False’。
12. 点击 。
1GTS 基础例题 12概要在此操作例题中使用的模型如下所示。
生成一种材料的地层、圆形隧道以及隧道周边 的衬砌之后进行施工阶段固结分析。
短隧道开挖边坡变形有限元建模分析
短隧道开挖边坡变形有限元建模分析作者：庄值政来源：《城市建设理论研究》2013年第13期摘要：在短隧道施工过程中，边坡极易失稳破坏。
本文基于某隧道的工程实际，分析了影响边坡变形的因素，并采用有限元软件进行了建模分析。
分析结果可以用于隧道施工及边坡治理提供重要技术指导。
关键词：隧道洞口边坡；稳定性；MIDAS—GTS作者简介：庄值政，男，1979年出生，学士，高级工程师，项目总工师，主要从事施工管理工作。
中图分类号： U45文献标识码：A 文章编号：1 引言在隧道的施工尤其是短隧道施工过程中，开挖必然破坏了其周围岩体的原始应力平衡，围岩将会发生变形。
如果围岩应力变化太大或者重新分布很不均匀，很可能会引起像地表沉降、地裂缝、甚至大规模滑移与崩塌这些地表移动与变形。
这种变形严重威胁着隧道施工人员的生命和财产安全，也会改变地表自然景观与生态环境，给隧道附近居民生活带来很多不良影响。
因此，研究隧道开挖边坡变形特征非常重要，以预测隧道施工对边坡变形的影响，并为隧道开挖施工及边坡治理提供重要指导。
2 工程背景本文研究的隧道位于涪陵区江东街道菜场村大地沟，出口位于七龙村马脚溪西面的山坡上，隧道距离村村交通便利，出口位于龙泉山庄附近，交通不利，需要修筑便道。
隧道穿越山脉为中低山地貌，隧道最大埋深约60m，进出口地形较缓，植被较发育，以水田和旱地为主。
隧道两端均采用削竹式洞门，边坡物质组成为粉砂质泥岩、砂岩。
形成的隧道顶仰坡为原地形斜坡。
隧道进口位于斜坡中部，隧道轴线与斜坡坡向近似垂直。
隧址区地层上部为第四纪残破积层覆盖，下伏基岩为砂岩、灰岩、泥灰岩、钙质岩等，隧道总体稳定性较好。
3隧道开挖边坡变形影响因素分析3.1 隧道开挖卸荷由于隧道的开挖，破坏了边坡岩土体相对平衡的应力状态, 使拱顶地表内部初始应力发生重新分布。
常导致拱顶地表出现变形开裂,并在薄弱部位形成滑动面,使边坡变的不稳定。
隧道开挖后，为隧道上方岩体移动提供了临空面，隧道围岩应力释放，围岩向隧道内移动。
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。
MidasGTS基坑开挖详细操作过程
• 类型选择“自由线的 1D单元”，如图选择两 列节点中的单元。
• 属性定为3“地下连续墙”。 •网格组名称“地下连续墙”。 •点击适用。
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5. 析取结构单元
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析取支撑
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2
• I号‘1’, 名称 中输入“土层1”. • 模型类型设定为莫尔-库伦，输入材 料参数。 • 点击 确认. • 材料参数输入完成后在 添加 / 修改 平面属性窗口 点击 适用.
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MIDAS/ GTS Training 确认属性当中出现了2个土层。
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• 号 ‘2’, 名称 中输入“土层2”. • 模型类型设定为莫尔-库伦，输入材 料参数。 • 点击 确认. • 材料参数输入完成后在 添加 / 修改 平面属性窗口 点击 确认.
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• 号 ‘1’, 名称 中输入“地下连续墙”. • 模型类型设定为“梁”。 • 勾选截面库。 • 选择方形，输入H和B，点击确认。
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2. 输入属性
8 生成支撑属性 模型 > 特性 > 属性
• 添加 中选择直 线. • 号 ‘4’, 名称中输入 “支撑”. • 确认单元类型为“梁”. • 添加 结构材料。 •添加特性。 •确认。
MIDAS-GTS在隧道和地铁工程中的应用
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小结：
在地下工程缺乏相应工程经验或者需要进行方 案选择的时候，利用数值计算软件，可以对工程有初步 和定性的认识，为工程设计提供重要参考。
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2 隧道及地下工程开挖对已有建筑设施的影响
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3 新建地下工程对已建地下工程的影响评价
（结合广佛地铁二、八线沙园地铁车站及曲线盾构隧道相邻建筑深 基坑开挖工程）
本工程地块位于广州市海珠区工业大道北十一橡胶厂内。地下室形状 为一不规则多边形，东侧是工业大道，其规划道路红线为40米；场地东南 侧临近已完成主体结构施工的沙园地铁站，东北侧临近广佛线地铁隧道。 南侧是榕景路，其规划道路红线为26米；西侧与26米规划路相接；北侧与 规划路相接。
图2-5 右洞开挖后的地层竖向位移图
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图2-6 围岩塑性拉应力区图
图2-7 围岩塑性压应力区图
图2-8 中隔墙最大压应力图
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图2-9 中隔墙最大拉应力图
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图2-1 联拱隧道整体模型
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图2-2 联拱隧道局部模型
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MidasGTS基坑开挖详细操作过程
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•点击工作目录树中发亮的网格组， •采用相同的方法，更名
按F2，更名为
※ 网格组名称在当初划分网格的时候也可以定义，那么这步就可以省略， 但需要单独划分这三个网格。
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※ 释放梁端约束主要是为了避免支撑 对地下连续墙的弯矩影响，更真实的 反映实际情况。
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8. 施工阶段
20 修改网格组名称
由于前面采用的是全部划分平面网格，为了定义施工阶段，这里需要做修改网格组名称。 •首先将选择过滤菜单调为“网格”。 •如图点击选择第一次开挖的网格组。
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4. 生成网格
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自动划分平面网格
网格 > 自动网格划分 > 平面…
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• 在主菜单依次选择网格 > 自动网格划分 > 平 面… (F7) . •如图选择线。 • 类型选择为四边形. • 网格尺寸按单元尺寸方式定义为 1. • 属性选择为土层1. • 网格组输入为土层1. • 确认独立注册各面网格勾选. • 点击 预览确认网格尺寸. • 点击 适用 生成网格.
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8. 施工阶段
24 第四步：激活第一道支撑
MIDAS-GTS-2D-两拱隧道开挖施工阶段分析
1 2
3
※：每个岩土层的边界 交叉处必须分割，交叉 分割这一选项可以完成 所有交叉边界线的相互 分割。
两拱隧道开挖施工阶段分析
5
05 网格>网格尺寸控制>线
Step
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操作过程
4
1
2
5
3 6
两拱隧道开挖施工阶段分析
7
05 网格>网格尺寸控制>线
Step
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操作过程
1）如图所示，选择核心隧 道下部侧面以及核心隧道 下部对应的线 2）在“播种方法”中选择 “分割数量”，在分割数 量中输入“3” 3）点击【确定】 4）如图所示，选择核心隧 道上部对应的线 5）在“播种方法”中选择 “分割数量”，在分割数 量中输入“2” 6）点击【确定】
Step
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操作过程
1）在主菜单中选择【模型】 >边界>修改单元属性 2）在边界组中输入“核心 柱” 3）在选择过滤中改变为 “网格” 4）在模型工作目录树中选 择【网格】>网格>核心上 部柱和核心上部柱 5）选择属性，将属性转化 为“核心柱” 6）点击【确定】41 Nhomakorabea2
4
2
3
两拱隧道开挖施工阶段分析
24
16 模型>施工阶段>定义施工阶段
Step
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操作过程
1）点击【新建】，第二施 工阶段定义为“CS2” 2）在这个阶段，将“核心 上部S/C”“核心上部右侧 S/C”“核心上部左侧S/C” 拖放到【激活数据】； 3）点击【保存】 4）点击【新建】，第三施 工阶段定义为“CS3” 5）这一阶段，将边界中的 “核心上部喷混硬化”拖 放到【激活数据】 6）点击【保存】
MIDAS_GTS使用中的注意点
MIDAS_GTS注意点1、当线彼此交叉存在的时候利用线是无法生成网格或者面的。
如果不是特殊的情况建议将彼此交叉的线在交叉处分割。
2、对建立的几何形状生成网格，在特性里输入“1”，只要指定特性号就可以生成网格。
3、如果使用栅格面，那么会利用输入的M和N值生成M×N的虚拟的栅格后，再输入栅格的高度数据，以此生成一个复杂的面。
在此操作例题中生成11×16个栅格，从栅格高度数据文件中导入高度数据后生成地表面。
为了生成准确的栅格面，所以至少要有4×4以上的栅格，如果设定了比它小的栅格有可能无法生成面。
与栅格面类似的功能有顶点面。
顶点面是指定若干个顶点后，生成任意一个包含所有已指定的顶点的曲面。
4、放样是连续指定截面形状后根据选择的顺序生成比较圆滑的形状。
此时如果勾选直线的话会用直线连接截面形状。
5、分割实体是利用辅助曲面分割对象实体的功能。
6、使用隧道功能时如果利用GTS里提供的隧道建模样板可以很便利的生成隧道截面形状。
7、使用生成几何体功能可以利用下级形状(线、线组、面)生成上级形状(面、面组、实体)。
生成几何体里有沿直线的扩展、以基准轴为中心旋转的旋转扩展、连接若干截面形状的放样、根据导线扩展的扫描等功能。
8、嵌入是选择主形状和辅助形状之后利用实体的交叉计算在主形状的内部插入辅助形状的功能。
嵌入不能考虑相邻的形状。
9、两实体相邻的部分自动生成网格时，为了使相邻面上的节点耦合，GTS会自动调节生成节点的位置及网格的形状。
在分割施工阶段的过程中，象上述的模型一样需要分割与整个岩土相连的隧道形状实体。
为使节点耦合，与隧道相连的岩土也要一起进行分割。
在分割隧道形状实体时将岩土实体指定为相邻的形状，程序会自动保持两个实体在同一个面上相邻的状态下分割的节点耦合。
10、网格尺寸控制也叫播种，是指在对象形状上生成网格时事先指定的单元分割个数。
为了在隧道的周边得到更精确的分析结果将单元大小指定为1.2m。
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Y轴
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步骤 2.6
1
变截面隧道的开挖
1. 在工作树目录中点击鼠标右键
2. 在工作树目录中点击鼠标右键
2
3. 几何> 生成几何体 > 扩展...
4. 选择步骤2.3中的平面，点击[选择扩
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步骤 2.3
变截面隧道的开挖
1. 几何> 曲面 > 建立 > 平面... 2. 选择曲线（见图中红线） 3. 点击[确认]
2
4. 在工作树目录中点击鼠标右键
4 3
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6
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8 9
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步骤 2.11
1
变截面隧道的开挖
1. 在模型窗口中，鼠标左键选择矩形，然后右键，选 择“仅显示”
2. 在工作树目录中点击鼠标右键 ，选择“显示全部” 3. 在工作树目录中点击鼠标右键 ，选择“透明度” 4. 在“透明表现”中设置为8
步骤 2.4
2
变截面隧道的开挖
1. 几何 > 曲线 > 生成线组... 2. 选择图中红线 3. 点击[适用] 4.选择图中红线 5.点击[适用] 6.点击[取消]
4
3，5
6
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步骤 2.5
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步骤 1
2 3
变截面隧道的开挖
1.文件 > 新建 2. 选择“3D” 3.选择“Z” 4. 点击[...] 5. 内力: kN 6. 点击[确认]
4 5
6 6
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步骤 2.10
3
1 4
变截面隧道的开挖
1. 点击[WP法向] 2. 几何 > 曲线 > 在工作面上建立 > 矩形(线组)... 3. 勾选“生成面”，在大截面处用鼠标左键
画出一矩形面（见图） 4. 在工作树目录中点击鼠标右键 5. 几何 > 转换 > 移动复制... 6. 选择矩形面 7. 选择Y轴 8. 选择“等间距复制” 9. 输入“5”，“5” 10. 点击[确认]
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变截面隧道的开挖
Program Version Program License Revision Date
V2..0.1 Registered, Trial 2007.03.04
变截面隧道的开挖
概要
▪ 三维施工阶段分析 ▪ 模型
- 单位: kN , m - 弹塑性材料 - 板单元 - 实体单元 ▪ 荷载和边界条件 - 自重 - 超载（面荷载） - 位移约束 ▪ 施工阶段建模助手
2. 在“透明表现”中设置为8
3. 在模型窗口中，鼠标左键点击“土”，然后 右键， 选
择“隐藏”
2
4. 几何 > 布尔运算 > 并集...
5. 选择“大截面”
6. 选择“小截面”
7. 点击[确认]
5
3
6
7
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2
3
4
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步骤 2.12
2 3
4 5
变截面隧道的开挖
1. 几何 > 实体 > 分割... 2. 选择实体“大截面” 3. 选择“矩形面” 4. 选择实体“土” 5. 点击[确认]
展方向]，选择总体坐标系的Y轴
5. 输入“15”，“大截面”
6. 点击[确认]
4 Y轴
Hale Waihona Puke 5 6北京迈达斯技术有限公司MIDAS Information Technology Co., Ltd.
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步骤 2.7
1
变截面隧道的开挖
1. 在工作树目录中点击鼠标右键
2. 几何 > 转换 > 移动复制...
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步骤 2.9
1
3 4
5
变截面隧道的开挖
1. 在工作树目录中点击鼠标右键 2. 几何 > 实体 > 嵌入... 3. 选择“土” 4. 选择“大截面” 5.点击[确认]
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步骤 2.2
1
变截面隧道的开挖
3，7 4
1. 点击[WP法向] 2. 几何> 曲线 > 交叉分割... 3. 点击[已显示] 4. 点击[适用] 5. 几何 > 删除 >删除面/线... 6. 选择“短线” 7.点击[已显示] 8. 点击[查看] 9.点击[取消]
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8 9
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22，6
3，6
4，7
8
5
变截面隧道的开挖
1. 几何> 生成几何体 > 扩展... 2. 选择过滤器中的“线组” 3. 选择步骤2.4中的第一个线组，点击
[选择扩展方向]，选择总体坐标系的Y轴 4. 输入“16”，“小截面” 5. 点击[适用] 6. 选择步骤2.4中的第二个线组。 7. 输入“30” ，“土” 8. 点击[确认]
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步骤 2.1
2
5
6
变截面隧道的开挖
1. 文件 > 导入 > DXF 2D... 2. 点击“选择AutoCAD的DXF文件” 3. 选择相应的DXF文件 4. 点击[打开] 5. 点击 [预览] 6. 点击 [确认]
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3. 选择“小截面”实体
4. 点击[选择方向]，选择Y轴
5. 输入“15”
3
6. 点击[确认]
7. 在工作树目录中点击鼠标右键
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步骤 2.8
1
变截面隧道的开挖
1. 在工作树目录中点击鼠标右键 ，选择“透明度”