Midas工程師、各位巖土專家下午好！GTS基坑分析常見問題探討華工:楊春山No.2

復(fù)雜深基坑分析常見問題

No.3復(fù)雜基坑實例分析

No.4結(jié)語目錄No.1基坑分析建模分類

1基坑分析建模類型(1)、全部自動劃分四面體單元通過自動劃分網(wǎng)格，全為四面體單元。特點：不需要太多的豎向、橫向尺寸控制，自動劃分實體單元即可；對于幾何模型，各種結(jié)構(gòu)物之間、結(jié)構(gòu)物與土層之間布爾運算過凡，易出現(xiàn)不耦合，且對于三維模型往往單元數(shù)過多，增加了運算成本。適用范圍：有多個方向上截面尺寸要求；或者有兩個方向尺寸要求，其中一個方向截面形式差異范圍占總體模型該方向尺寸比例大。1基坑分析建模類型(2)、六面體+四面體單元

兩個或兩個以上方向有尺寸要求，但處在整體模型的小范圍內(nèi)，可采用自動劃分網(wǎng)格與延伸結(jié)合的方法，這樣可以顯著地減少計算模型的單元，也不失總體美觀。適用范圍介于1與3之間。

模型單元約減少2/5以上1基坑分析建模類型(3)、全部延伸六面體單元“化零為整法”生成的模型，通過二維網(wǎng)格延伸生成全部六面體單元。特點：較自動劃分網(wǎng)格美觀，單元明顯減小，降低了運算成本與節(jié)省了時間，但延伸時對于前期尺寸控制要求較高。適用范圍：兩個方向以下有尺寸要求，或者兩個方向尺寸上有要求，但是兩個方向上截面形狀比較規(guī)則。總體模型減少3/4單元1方法延伸

上述類型3中方法并非僅針對基坑建模分析，如縱、橫向彎曲隧道等都有較好的效果。針對彎曲隧道如果采用常規(guī)的思路：建立幾何模型------布爾運算-------網(wǎng)格自動劃分，這樣往往由曲線掃描出來的幾何實體與周圍實體之間難以進行正常的布爾運算，致模型不耦合無法運算。若采用“化零為整”的思路，可以簡單確保耦合，且無需生成三維實體模型，同時單元得到很大的減少。如下圖所示的小轉(zhuǎn)彎隧道。

通過旋轉(zhuǎn)或者掃描生成半徑250m的小轉(zhuǎn)彎隧道及部分土層。

根據(jù)以有連線進行網(wǎng)格劃分保證節(jié)點耦合前提下連線

由二維網(wǎng)格延伸成三維

根據(jù)實際土層進行相應(yīng)延伸

檢查生成的網(wǎng)格是否耦合OK！耦合！??！

檢查方法2復(fù)雜撒深基袍坑分街析常薦見問風題本構(gòu)模型模型單元接觸問題Q1：單元幕問題羅。在擁很多披時候悅用六稈面體炸元素涂是比也較經(jīng)泡濟的各，六駐面體未單元杜的一祥個特斤點是脾它們蕩允許支一個車比四丑面體改單元艇大的毫多的護縱橫槐比。瀉四面第體單展元中叛的一錄個大弱的縱護橫比胳總是吧會影爸響單川元的千偏斜僅，妨脾礙計溜算的磨精確爸與收令斂。后這個稈網(wǎng)格諸擁有增的單剪元比超四面淹體少貼的多姥，計朗算成帳本顯結(jié)著減舉小。逗國外討在有暑限元鎮(zhèn)分析稍時推懶薦使適用六螺面體皇，應(yīng)擾力結(jié)貫果更辯好，汽而不內(nèi)推薦牌四面泥體。其他問題Q2：接觸劈燕問題葵。當后接觸嫂單元載的剛倍度遠諷大于紫其相稍鄰單逃元剛鳳度時遍，總播剛度滲矩陣疫就成皮為了撓病態(tài)謝矩陣汪，接斥觸面專單元暢中應(yīng)歉力會千發(fā)生抱波動獻，引誰起模霧型計攔算不赴收斂蚊。接粱觸過渠程在鬧力學(xué)公上常悠常同穩(wěn)時涉續(xù)及三傾種非竿線性制，包渴括大陰變形稍引起鵲的材義料非曠線性礙、幾孕何非族線性景還有頑接觸膊面非壯線性矩（用線網(wǎng)性計蠶算加錘入接脫觸單雷元的爭模型炮會出癥問題）準。針擋對這岡一情施況，梢在2復(fù)雜響深基場坑分鬼析常捉見問懲題此建塘議采馳用如槍下方求法。決如：滿土層久中含槐有錨粒桿、斗土釘滿及未裕等效劇的圍漏護樁昆，當亞要考緣瑞慮結(jié)浴構(gòu)與宇土層奸相對浪滑移照時，尚不要席直接腥用三榆維網(wǎng)陽格與邀線單匹元接蚊觸，值可以蟻采禿用建爛立實內(nèi)體土絡(luò)釘、同錨桿腰及樁拆基，弱再內(nèi)稍嵌植陸入式擱桁架左、桁撤架及凱梁，俊以獲券取所為需內(nèi)粱力。括究其母原理豎，加入式障桁架訊是根唱據(jù)應(yīng)辯力應(yīng)端變關(guān)憐系轉(zhuǎn)柔換，繭而植入第梁單憶元則尋是根遠據(jù)撓爭曲線邁微分駐方程庸轉(zhuǎn)換。潑值得嗽注意肆的是允，無橡論植鉗入那挑種單勝元均取斥剛度涌為單缸位剛篩度，鉗以免住影響閱結(jié)果篇。2復(fù)雜霸深基交坑分友析常躍見問蜂題Q3：本構(gòu)模型問題。在土工數(shù)值分析中，土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系對計算結(jié)果有重大影響。選擇的本構(gòu)模型應(yīng)盡可能簡單，同時要滿足土層變形特點。土體變形性質(zhì)的一個突出特征是其模量與應(yīng)力水平有關(guān)，卸載模量大于加載模型。有限元分析中，大家常用理想彈塑性模型，如M-C、D-P等，這些模型未考慮應(yīng)變硬化與軟化，與巖土材料實際特性相差甚遠，故計算結(jié)果往往失真。理想彈塑性模型滯回曲線是一平行四邊形曲線，認為彈性模量與卸載模量一致，這樣就容易出現(xiàn)開挖回彈過大的情況，尤其在基坑工程中這一問題更為凸顯。怎么處理這一問題值得探討！Q4：流固草耦合貝、多勾線與信體印績刻及府支護虧連接塑問題核。2

復(fù)雜深基坑分析常見問題本例為近接影響分析實例。眾所周知，新建基坑施工會改變原有地鐵的受力狀態(tài)，從而對既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。所以基坑施工對周圍環(huán)境的影響分析顯得尤為重要。

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復(fù)雜基坑實例分析3.1

工程概況28m200m190m既有地鐵1-1區(qū)：1m連續(xù)墻+錨桿2-2區(qū)：1m連續(xù)墻+錨桿6-6區(qū)：1.2m圍護樁+錨桿+雙排Φ850攪拌樁止水帷幕5-5區(qū)：1.2m圍護樁+錨桿+雙排Φ850攪拌樁止水帷幕3-3區(qū)：三道支撐+1m連續(xù)墻4-4區(qū)：三道支撐+1m連續(xù)墻一道支撐3.2

模型的建立2復(fù)雜涼深基隆坑分堤析常筋見問史題模型第中土語層采陳用實亡體單廣元，退止水予帷幕貨通過則土體含修改撥邊界勇屬性住實現(xiàn)峰，三今維實筍體單歉元采飼用M-挖C本構(gòu)敢模型逢；圍效護樁下根據(jù)待剛度搞等效霧成板去樁，錢用板速（殼皂）單閣元模子擬，裳錨桿閃用植良入式賣桁架蘿單元但，內(nèi)斗支撐付結(jié)構(gòu)如用梁療單元論模擬漿；盾券構(gòu)管堤片采脫用板敏（殼酒）單凡元，撈以上怎結(jié)構(gòu)禽均采斧用彈站性模投型。顆地面存附加擋荷載枕為20祖kP紅a.工況工況名稱1初始應(yīng)力分析，位移清零，獲取初始應(yīng)力場2進行既有隧道的開挖與支護，位移清零3修建基坑支護樁、止水帷幕+地下連續(xù)墻（含冠梁與圈梁）4修建基坑支護立柱5基坑開挖1+支護1+錨桿16基坑開挖2+支護2+錨桿27基坑開挖3+支護3+錨桿3+冠梁8基坑開挖4+錨桿4計算工況1、建立幾何模型。3.2

模型的建立2、由上幾何平面生成2D網(wǎng)格。3.2

模型的建立建模過程3、根據(jù)土層厚度、圍護與支護結(jié)構(gòu)位置、每次開挖深度等延伸成三維網(wǎng)格。3.2

模型的建立建模過程4、賦予不同土層參數(shù)，摳出基坑開挖部分模型。3.2

模型的建立5、通叛過延棟伸或訓(xùn)者吸蘇取單壁元生鴨成圍猾護結(jié)粒構(gòu)，遵通過飄吸取視單元隆和移猶動復(fù)困制網(wǎng)桂格生鳳成相鑰應(yīng)支辮護結(jié)悠構(gòu)；旨利用妙自動樓劃分煉網(wǎng)格厘生成疫錨桿恒，通弱過修明改邊釀界屬防性來們模擬奴止水順帷幕貿(mào)。3.2

模型的建立局部繭支護叛體系由圖建模過程6、連接器右側(cè)說幾何卻線體冠，劃忌分2D網(wǎng)格狹。3.2

模型的建立建模過程7、延伸生成隧道處三維網(wǎng)格，形成最終的計算總體模型。3.2

模型的建立8、總體役計算塵模型達透視裁圖。建模過程3.2

模型的建立建模過程3.3

結(jié)果與分析建模過程由上土層位移云圖可知，土層最大豎向位移為27.9mm，出現(xiàn)在坑底，向上隆起；水平向最大位移出現(xiàn)在4-4區(qū)與5-5區(qū)的交界處，最大值為23.4mm，向基坑側(cè)；兩向位移均滿足基坑設(shè)計要求(<30mm)。出現(xiàn)位移原因：豎向開挖卸載應(yīng)力釋放引起坑底土層上抬，同時基坑開挖引起應(yīng)力變化，圍護結(jié)構(gòu)向臨空面移動，促使坑邊土層向基坑側(cè)移動。3.3

結(jié)果與分析建模過程3.3

結(jié)果與分析建模過程上圖磨為鄰雞近盾尖構(gòu)隧燦道的慕位移榨云圖呈。由芹圖可停知，犯水平槳位移哪均向描基坑軟一側(cè)機移動它，最票大值呀為1.說51兵1m寨m，出日現(xiàn)在番近基屠坑一飽側(cè)隧齒道中寨部；填豎向怪位移懶最大僑值為1.己67曾7m艙m，向柴下，撈出現(xiàn)允在隧屢道端競部。瘦水平呈位移音的產(chǎn)傾生跟漁土層賺原因囑一致孟，而驕豎向輩位移叛則因冰為基最坑開詢挖隆搬起與弦地面柳附加刊荷載析引起司的。3.3

結(jié)果與分析4結(jié)語1、由闊于巖薄土的碑復(fù)雜眼性、醫(yī)實際柱項目釀的特語殊性期及計蟻算過噸程中麗的一友系列添簡化佛，致濤使巖貸土工鑼程數(shù)慎值分嗓析結(jié)足果往破往與現(xiàn)實際豪存在毫較大吃的偏脾差，嗽甚至記相反守；正軌因此宜，進厭行有跟限元花分析鞭時不李要太嗽過糾閉結(jié)，像太追襯求結(jié)驢果數(shù)嶺值上歷的吻雖合，追一般肺認為京結(jié)果慚規(guī)律扣滿足躁實際珠情況博，且禁數(shù)值帥與理來論或燙實測遮結(jié)果顛同一仙個數(shù)皺量級耀，模玻型本速身是棗沒有闊大的穴問題剛。2、軟鴉件學(xué)絡(luò)習(xí)過簽程中壟，不覺論GT蜓S還是毅其他黃一些娃分析嘴軟件張的學(xué)憐習(xí)，屬個人野覺得揮要重胸視過占程，掩遇到述問題條多思唐考，壞多總傳結(jié)；睜我看GT快S用戶華大都毒是要顛進行查實際請工程賄分析底了才枯開始絲式學(xué)，有然后朝不停延地問奴，最鋸終項尿目做膨完了幟，軟抬件還釋是沒自搞懂球。學(xué)墊習(xí)其誕他通翅用軟承件發(fā)耽現(xiàn)，今分析鉗軟件喚都是幼相通慢的，GT擠S操作肺界面室相對制友好彈，但賭建議忌工程阿師們親仍需值多花屑點時扎間摸廈索，惰務(wù)必翁把例崖題多叼做幾橡遍。召學(xué)通散了這蠢個軟菌件，贏為學(xué)溝習(xí)其目他相省關(guān)軟記件打塔好基普礎(chǔ)。3、要抓軟件浙