GS基坑常見(jiàn)問(wèn)題培訓(xùn)講義

Midas工程師、各位巖土專(zhuān)家下午好！GTS基坑分析常見(jiàn)問(wèn)題探討華工:楊春山No.2

復(fù)雜深基坑分析常見(jiàn)問(wèn)題

No.3復(fù)雜基坑實(shí)例分析

No.4結(jié)語(yǔ)目錄No.1基坑分析建模分類(lèi)

1基坑分析建模類(lèi)型(1)、全部自動(dòng)劃分四面體單元通過(guò)自動(dòng)劃分網(wǎng)格，全為四面體單元。特點(diǎn)：不需要太多的豎向、橫向尺寸控制，自動(dòng)劃分實(shí)體單元即可；對(duì)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(yùn)算過(guò)凡，易出現(xiàn)不耦合，且對(duì)于三維模型往往單元數(shù)過(guò)多，增加了運(yùn)算成本。適用范圍：有多個(gè)方向上截面尺寸要求；或者有兩個(gè)方向尺寸要求，其中一個(gè)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(lèi)型(2)、六面體+四面體單元

兩個(gè)或兩個(gè)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(dòng)劃分網(wǎng)格與延伸結(jié)合的方法，這樣可以顯著地減少計(jì)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(lèi)型(3)、全部延伸六面體單元“化零為整法”生成的模型，通過(guò)二維網(wǎng)格延伸生成全部六面體單元。特點(diǎn)：較自動(dòng)劃分網(wǎng)格美觀，單元明顯減小，降低了運(yùn)算成本與節(jié)省了時(shí)間，但延伸時(shí)對(duì)于前期尺寸控制要求較高。適用范圍：兩個(gè)方向以下有尺寸要求，或者兩個(gè)方向尺寸上有要求，但是兩個(gè)方向上截面形狀比較規(guī)則?？傮w模型減少3/4單元1方法延伸

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

通過(guò)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(jìn)行網(wǎng)格劃分保證節(jié)點(diǎn)耦合前提下連線

由二維網(wǎng)格延伸成三維

根據(jù)實(shí)際土層進(jìn)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(jiàn)問(wèn)風(fēng)題本構(gòu)模型模型單元接觸問(wèn)題Q1：?jiǎn)卧粏?wèn)題羅。在擁很多披時(shí)候悅用六稈面體炸元素涂是比也較經(jīng)泡濟(jì)的各，六駐面體未單元杜的一祥個(gè)特斤點(diǎn)是脾它們蕩允許支一個(gè)車(chē)比四丑面體改單元艇大的毫多的護(hù)縱橫槐比。瀉四面第體單展元中叛的一錄個(gè)大弱的縱護(hù)橫比胳總是吧會(huì)影爸響單川元的千偏斜僅，妨脾礙計(jì)溜算的磨精確爸與收令斂。后這個(gè)稈網(wǎng)格諸擁有增的單剪元比超四面淹體少貼的多姥，計(jì)朗算成帳本顯結(jié)著減舉小。逗國(guó)外討在有暑限元鎮(zhèn)分析稍時(shí)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(wèn)題Q2：接觸劈燕問(wèn)題葵。當(dāng)后接觸嫂單元載的剛倍度遠(yuǎn)諷大于紫其相稍鄰單逃元?jiǎng)傴P度時(shí)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(zhuān)單元暢中應(yīng)歉力會(huì)千發(fā)生抱波動(dòng)獻(xiàn)，引誰(shuí)起模霧型計(jì)攔算不赴收斂蚊。接粱觸過(guò)渠程在鬧力學(xué)公上常悠常同穩(wěn)時(shí)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(jì)蠶算加錘入接脫觸單雷元的爭(zhēng)模型炮會(huì)出癥問(wèn)題）準(zhǔn)。針擋對(duì)這岡一情施況，梢在2復(fù)雜響深基場(chǎng)坑分鬼析常捉見(jiàn)問(wèn)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(hù)樁昆，當(dāng)亞要考緣瑞慮結(jié)浴構(gòu)與宇土層奸相對(duì)浪滑移照時(shí)，尚不要席直接腥用三榆維網(wǎng)陽(yáng)格與邀線單匹元接蚊觸，值可以蟻采禿用建爛立實(shí)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?jiǎn)螒浽獎(jiǎng)t尋是根遠(yuǎn)據(jù)撓爭(zhēng)曲線邁微分駐方程庸轉(zhuǎn)換。潑值得嗽注意肆的是允，無(wú)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(jiàn)問(wèn)蜂題Q3：本構(gòu)模型問(wèn)題。在土工數(shù)值分析中，土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系對(duì)計(jì)算結(jié)果有重大影響。選擇的本構(gòu)模型應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，同時(shí)要滿足土層變形特點(diǎn)。土體變形性質(zhì)的一個(gè)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(shí)際特性相差甚遠(yuǎn)，故計(jì)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(rèn)為彈性模量與卸載模量一致，這樣就容易出現(xiàn)開(kāi)挖回彈過(guò)大的情況，尤其在基坑工程中這一問(wèn)題更為凸顯。怎么處理這一問(wèn)題值得探討！Q4：流固草耦合貝、多勾線與信體印績(jī)刻及府支護(hù)虧連接塑問(wèn)題核。2

復(fù)雜深基坑分析常見(jiàn)問(wèn)題本例為近接影響分析實(shí)例。眾所周知，新建基坑施工會(huì)改變?cè)械罔F的受力狀態(tài)，從而對(duì)既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。所以基坑施工對(duì)周?chē)h(huán)境的影響分析顯得尤為重要。

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復(fù)雜基坑實(shí)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(hù)樁+錨桿+雙排Φ850攪拌樁止水帷幕5-5區(qū)：1.2m圍護(hù)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(jiàn)問(wèn)史題模型第中土語(yǔ)層采陳用實(shí)亡體單廣元，退止水予帷幕貨通過(guò)則土體含修改撥邊界勇屬性住實(shí)現(xiàn)峰，三今維實(shí)筍體單歉元采飼用M-挖C本構(gòu)敢模型逢；圍效護(hù)樁下根據(jù)待剛度搞等效霧成板去樁，錢(qián)用板速（殼皂）單閣元模子擬，裳錨桿閃用植良入式賣(mài)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(chēng)1初始應(yīng)力分析，位移清零，獲取初始應(yīng)力場(chǎng)2進(jìn)行既有隧道的開(kāi)挖與支護(hù)，位移清零3修建基坑支護(hù)樁、止水帷幕+地下連續(xù)墻（含冠梁與圈梁）4修建基坑支護(hù)立柱5基坑開(kāi)挖1+支護(hù)1+錨桿16基坑開(kāi)挖2+支護(hù)2+錨桿27基坑開(kāi)挖3+支護(hù)3+錨桿3+冠梁8基坑開(kāi)挖4+錨桿4計(jì)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(guò)程3、根據(jù)土層厚度、圍護(hù)與支護(hù)結(jié)構(gòu)位置、每次開(kāi)挖深度等延伸成三維網(wǎng)格。3.2

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

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

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

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

模型的建立8、總體役計(jì)算塵模型達(dá)透視裁圖。建模過(guò)程3.2

模型的建立建模過(guò)程3.3

結(jié)果與分析建模過(guò)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(jì)要求(<30mm)。出現(xiàn)位移原因：豎向開(kāi)挖卸載應(yīng)力釋放引起坑底土層上抬，同時(shí)基坑開(kāi)挖引起應(yīng)力變化，圍護(hù)結(jié)構(gòu)向臨空面移動(dòng)，促使坑邊土層向基坑側(cè)移動(dòng)。3.3

結(jié)果與分析建模過(guò)程3.3

結(jié)果與分析建模過(guò)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(jī)移動(dòng)它，最票大值呀為1.說(shuō)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(jìng)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(kāi)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(yǔ)1、由闊于巖薄土的碑復(fù)雜眼性、醫(yī)實(shí)際柱項(xiàng)目釀的特語(yǔ)殊性期及計(jì)蟻算過(guò)噸程中麗的一友系列添簡(jiǎn)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(shí)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(jìn)厭行有跟限元花分析鞭時(shí)不李要太嗽過(guò)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(rèn)為京結(jié)果慚規(guī)律扣滿足躁實(shí)際珠情況博，且禁數(shù)值帥與理來(lái)論或燙實(shí)測(cè)遮結(jié)果顛同一仙個(gè)數(shù)皺量級(jí)耀，模玻型本速身是棗沒(méi)有闊大的穴問(wèn)題剛。2、軟鴉件學(xué)絡(luò)習(xí)過(guò)簽程中壟，不覺(jué)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(gè)人野覺(jué)得揮要重胸視過(guò)占程，掩遇到述問(wèn)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(jìn)行查實(shí)際請(qǐng)工程賄分析底了才枯開(kāi)始絲式學(xué)，有然后朝不停延地問(wèn)奴，最鋸終項(xiàng)尿目做膨完了幟，軟抬件還釋是沒(méi)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(duì)制友好彈，但賭建議忌工程阿師們親仍需值多花屑點(diǎn)時(shí)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(gè)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