GeoStudio2007中仿科技程序介紹

1、中國(guó)上海 中仿科技有限公司,GeoStudio系列軟件 在巖土工程中的應(yīng)用,當(dāng)您使用GeoStudio解決問題時(shí)，您已經(jīng)加入了遍布世界100多個(gè)國(guó)家的工程師、大學(xué)教授、學(xué)者和學(xué)生組成的群體。我們將一如既往地致力于提高和加強(qiáng)軟件解決巖土工程問題的能力，使得我們的軟件功能更強(qiáng)大、更易于使用。,加拿大D.G.Fredlund于1977 年創(chuàng)立GEO-SLOPE 公司 至今，已成為全球最著名的巖土軟件開發(fā)公司之一，用戶覆 蓋全球 100 多個(gè)國(guó)家。,GeoStudio是一套專業(yè)、高效而且功能強(qiáng)大的適用于巖 土工程和巖土環(huán)境模擬計(jì)算的整體分析工具。 功能齊全、操作簡(jiǎn)便、交互式可視化界面 所有模塊可以在同

2、一環(huán)境下運(yùn)行，幾何模型在所有的模塊中共享，共享的分析數(shù)據(jù)可以對(duì)同一問題進(jìn)行不同要求的多種結(jié)果分析 無限制的劃分網(wǎng)格功能，模型區(qū)域改變時(shí)有限元網(wǎng)格自動(dòng)更新,概述,GeoStudio包括：,SLOPE/W 用于邊坡穩(wěn)定性分析 SEEP/W 用于地下水滲流分析 SIGMA/W 用于應(yīng)力和變形分析 QUAKE/W 用于動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析 TEMP/W 用于地?zé)岱治?CTRAN/W 用于污染物傳輸分析 AIR/W 用于多孔介質(zhì)地下水-空氣相互作用分析 VADOSE/W 用于綜合滲流蒸發(fā)區(qū)和土壤表層分析,Seep3D（三維滲流分析軟件）是GeoStudio專門針對(duì)工程結(jié)構(gòu)中真實(shí)的三維滲流問題而開發(fā)的專業(yè)軟件,G

3、eoStudio 各個(gè)模塊的分析結(jié)果可以互相調(diào)用： 由SEEP/W、SIGMA/W或者QUAKE/W計(jì)算出的孔隙水壓力可以用于SLOPE/W 分析。 SIGMA/W 的靜態(tài)應(yīng)力或QUAKE/W的動(dòng)態(tài)應(yīng)力可用于 SLOPE/W中進(jìn)行穩(wěn)定分析。 SEEP/W的孔隙水壓力可用于SIGMA/W固結(jié)分析。 SEEP/W的孔隙水壓力可用于CTRAN/W的依賴于密度變化的污染物擴(kuò)散分析。 QUAKE/W計(jì)算出的超孔隙水壓力可以在SEEP/W瞬態(tài)滲流分析中隨時(shí)間而消散。 SIGMA/W計(jì)算出的靜態(tài)應(yīng)力狀態(tài)可以被指定為QUAKE/W動(dòng)態(tài)分析的初始應(yīng)力狀態(tài)。 AIR/W和SEEP/W軟件同TEMP/W軟件耦合可以

4、模擬由于空氣和水的流動(dòng)而引起的熱量對(duì)流與傳遞問題。,軟件應(yīng)用： GeoStudio一直致力于成為巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的通用工具。GoStudio 軟件可以對(duì)幾乎所有的巖土工程問題進(jìn)行建模分析： 邊坡穩(wěn)定及支護(hù)，問題包括土和巖石邊坡、邊坡開挖、堤防、錨桿、錨索、襯砌、土釘和土工布 滲透、排水溝和注水井對(duì)滲流的影響 分步加載、開挖和回填或移動(dòng)引起的變形 地震引起的變形和超孔隙水壓力的產(chǎn)生 污染物擴(kuò)散問題 熱傳導(dǎo)和瞬態(tài)凍融問題 非飽和土力學(xué)特性 地面環(huán)境對(duì)地下水滲流的影響 其它,1、新建分析文檔快速便捷,軟件特色,2、多模塊集成：所有的分析步驟都整合到一個(gè)文件中,軟件特色,3、重新劃分網(wǎng)格無需再對(duì)模型

5、重新定義,軟件特色,4、功能強(qiáng)大的網(wǎng)格控制功能可對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化,軟件特色,5、網(wǎng)格剖分更為靈活,軟件特色,6、用多步不排水強(qiáng)度法分析水位驟降問題,軟件特色,7、利用最新的multicore 求解器快速解決多場(chǎng)耦合問題,軟件特色,8、加入新材料模型和改進(jìn)的函數(shù)定義功能可快速、準(zhǔn)確地 定義材料屬性,9、新增自定義函數(shù)和本構(gòu)模型功能：擴(kuò)展了GeoStudio軟件的分析范圍（FORTRAN、C、C+、VB等）,10、一鍵生成計(jì)算報(bào)告,軟件特色,11、全新的后處理繪圖功能可隨意查看計(jì)算結(jié)果圖形,SLOPE/W 軟件是計(jì)算巖土邊坡安全系數(shù)的主流軟件產(chǎn)品； SLOPE/W 軟件使用極限平衡理論對(duì)不同土體類型

6、、復(fù)雜地層和滑移面形狀的邊坡中的孔隙水壓力分布狀況進(jìn)行建模分析； SLOPE/W 提供多種不同類型的土體模型，并使用確定性的和隨機(jī)的輸入?yún)?shù)方法來進(jìn)行分析，也可讓用戶做隨機(jī)穩(wěn)定性分析； SLOPE/W 軟件還使用有限元應(yīng)力分析法對(duì)大部分邊坡穩(wěn)定性問題進(jìn)行有效計(jì)算和分析。,SLOPE/W 軟件可以分析用戶在地質(zhì)構(gòu)造、土木工程、采礦工程等學(xué)科中遇到的幾乎所有邊坡穩(wěn)定性問題。,SLOPE/W的運(yùn)用主要包括： 天然巖土邊坡 邊坡開挖 巖土路堤 開挖基坑擋墻 錨固支撐結(jié)構(gòu) 邊腳護(hù)堤 邊坡頂部的附加載荷 ,加筋地基（包括土釘和土工布） 地震載荷 拉伸破壞 部分或全部浮容重 任意點(diǎn)的線性載荷 非飽和土的性質(zhì)

7、,極限平衡理論：Morgenstern-Price、GLE、Spencer、Bishop、Ordinary、Janbu、Sarma等； 土體強(qiáng)度模型：莫爾庫(kù)侖準(zhǔn)則（Mohr-Coulomb）、雙線性準(zhǔn)則（Bilinear）、不排水準(zhǔn)則（Phi=0）、各向異性強(qiáng)度準(zhǔn)則（anisotropic）、切向/法向函數(shù)準(zhǔn)則及其它各種類型的強(qiáng)度準(zhǔn)則等； 指定條塊間切向-法向力函數(shù)類型； 孔隙水壓力模型： Ru系數(shù)、壓力線、等壓力線、水力梯度值、有限元計(jì)算的壓力和壓力水頭；,SLOPE/W軟件的特點(diǎn),各種方式定義滑移面：同心圓柵格和半徑線、滑移面前端的塊體或全部指定的形狀定義的可能滑移面； 隨機(jī)穩(wěn)定性分析：使

8、用蒙特卡羅逼近法，可以計(jì)算除傳統(tǒng)的安全系數(shù)之外的隨機(jī)失穩(wěn)問題。可用針對(duì)各種土體特性和加載條件的正態(tài)分布函數(shù)來進(jìn)行隨機(jī)近似分析; 生成報(bào)告：參數(shù)輸入和計(jì)算結(jié)果通過Word或HTML文檔形式顯示，可以通過編輯或增加文檔來得到所需的技術(shù)報(bào)告; 改進(jìn)數(shù)據(jù)輸入功能：輸入材料屬性和其它數(shù)據(jù)時(shí)，只需在對(duì)話框中作相應(yīng)的修改即可，而不需再點(diǎn)擊“Copy”按鍵，操作更簡(jiǎn)便且不易出錯(cuò);,快速生成：新版本中增加了總應(yīng)力快速生成功能，指定總的應(yīng)力參數(shù)，計(jì)算結(jié)果會(huì)馬上顯示出來。 基質(zhì)吸力:在水位線之上可以指定最大的基質(zhì)吸力，可以定義土水特征曲線更真實(shí)地反映抗剪強(qiáng)度隨基質(zhì)吸力的變化。 改進(jìn)了繪圖功能：當(dāng)把計(jì)算結(jié)果繪制成圖形

9、的時(shí)，用戶需要決定應(yīng)該把哪幾個(gè)變量放在一張圖中。比如，可以把每個(gè)土條的總應(yīng)力和有效正應(yīng)力繪制在一張圖上。用戶還可以繪制很多圖形并把它們保存為一個(gè)數(shù)據(jù)文件，這樣在下次打開時(shí)就可以立即得到所需圖形。,對(duì)邊坡設(shè)計(jì),極限平衡法？,有限單元法？,Slope中的極限平衡分析法,力平衡,力矩平衡,Slope中的極限平衡分析法,Ff,Fm,極限平衡分析法,根本原因就是其基本假設(shè)每個(gè)條塊的安全系數(shù)均相同,迭代計(jì)算滿足兩個(gè)條件： 1）作用在條塊上的力滿足力的平衡； 2）作用在每個(gè)條塊的力的安全系數(shù)均相同。,Lambe and Whitman(1969) in their text book Soil Mechan

10、ics point out that the normal stress at a point acting on the slip surface should be mainly influenced by the weight of the soil lying above that point. This, they state, forms the basis of the method of slices. Morgenstern and Sangrey (1978) state that one of the uses “ of the factor of safety is t

11、o provide a measure of the average shear stress mobilized in the slope.” They go on to state that, “This should not be confused with the actual stresses.”,有限元法,僅限小位移（變形） 未顯示安全余量,極限平衡法應(yīng)用已經(jīng)多年，在實(shí)際大量工程中得到驗(yàn)證。,實(shí)際運(yùn)用有待時(shí)間和工程積累、檢驗(yàn)！,強(qiáng)度折減法 調(diào)整土性參數(shù)，對(duì)土坡進(jìn)行有限元分析，通過不斷增加 Fs，反復(fù)分析，直到其達(dá)到臨界破壞。 安全系數(shù)明確直接得出，不需事先假設(shè)滑裂面的形式和位置，可

12、以考慮漸進(jìn)破壞過程。,有限元法+極限平衡法,采用有限單元法極限平衡法,SIGMAW（2007） + SLOPEW （2007）,有限元法+極限平衡法優(yōu)點(diǎn),不需對(duì)條間力進(jìn)行假定； 由有限元計(jì)算出應(yīng)力場(chǎng)，邊坡穩(wěn)定性分析不存在迭代和收斂問題； 滿足位移兼容性，應(yīng)力分布更接近于真實(shí)情況； 分析中可以直接考慮應(yīng)力集中； 土和結(jié)構(gòu)的相互作用被更真實(shí)的處理； SLOPE/W與QUAKE/W 結(jié)合可以考慮地震力對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響，與SEEP/W結(jié)合可以處理更復(fù)雜的水壓力分布。,Slope/w模型,土體模型,MohrCoulomb,Bilinear,Anisotropic Undrained,Combined,S

13、pecified Fn,分析模型,極限平衡分析（9種）,有限元分析,靜態(tài) 動(dòng)態(tài),耦合分析,滲流場(chǎng) 溫度場(chǎng),隨機(jī)分析（Monte-Carlo）,SLOPE/W Solution Hand Calculated,Lambe and Whitman hand calculated value of 1.19.,The Bishop Simplified factor of safety computed by SLOPE/W is 1.326,Comparison with Stability Charts,Bishop and Morgensterns Solution,Factor of Saf

14、ety = m - nru = 1.97 - 1.78 x 0.35 = 1.35,Comparison with Closed Form Solutions,Wet Frictional Material with No Cohesion,Dry Frictional Material with No Cohesion,Wet Frictional Material with Cohesion,實(shí)際案例介紹: 美國(guó)華盛頓州405號(hào)公路近雷頓市的一個(gè)挖方邊坡，原有邊坡因公路拓寬所以必須加以整治，并欲以土釘來對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)，此邊坡下半部土釘段高約5.3m，坡度為90，上半部則為一重力式的擋土墻。

15、土層為多種砂土共生層，其摩擦角和凝聚力各不相同。 設(shè)計(jì)要求之土釘長(zhǎng)度7.3m、垂直間距1.7m、第一排土釘距坡頂為1.07m、水平間距1.83m、鋼筋大小為10號(hào)、澆鑄孔徑0.15m。用SLOPE/W軟件定義多種土層及加筋材料，該案例的實(shí)際土層分布與加筋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可被完整的仿真。,多種支護(hù)的邊坡穩(wěn)定性分析,美國(guó)華盛頓州405號(hào)公路近雷頓市的一個(gè)挖方邊坡,概率和敏感性分析：SLOPE/W包含一個(gè)廣泛通用的運(yùn)算法則用以進(jìn)行概率分析。幾乎所有的輸入變量都能被指定一種概率分布，然后利用Monte Carlo方法計(jì)算出安全系數(shù)的概率分布。,重力式擋墻,Shape and factor of safety

16、of the optimized slip surface,自動(dòng)搜索軟弱滑移面,SEEP/W軟件用于分析土體或巖石等多孔材料地下水滲流和超孔隙水壓力消散問題的有限元軟件。 SEEP/W軟件可用于對(duì)飽和及非飽和滲流問題進(jìn)行分析。SEEP/W軟件中的飽和-非飽和計(jì)算模型使得該軟件可以對(duì)隨時(shí)間變化的滲流問題和瞬態(tài)滲流過程進(jìn)行模擬分析。這個(gè)特征可使用戶對(duì)諸如浸潤(rùn)面的移動(dòng)和超孔隙水壓力的消散過程進(jìn)行分析。 SEEP/W軟件可應(yīng)用于巖土工程、土木工程、水文地質(zhì)和采礦工程等多種學(xué)科問題的分析和設(shè)計(jì)。,SEEP/W 軟件可以對(duì)幾乎所有的地下水問題進(jìn)行建模分析，這些問題包括：,水庫(kù)水位降低引起的超孔隙水壓力的消

17、散 土坡由于降水滲流而引起的孔隙水壓力的變化 瀉湖和廢料池等儲(chǔ)水結(jié)構(gòu)下面的地下水位的抬升 地表排水和注水井的影響 蓄水層被抽水而引起的水位降低 基坑開挖中的滲流問題 ,分析問題類型：穩(wěn)定狀態(tài)下有邊界和非邊界滲流、瞬態(tài)滲流、平面或橫截面二維滲流和軸對(duì)稱的三維滲流等； 邊界條件類型：總水頭、壓力水頭、流量為常數(shù)或者為隨時(shí)間變化的函數(shù)、以計(jì)算水頭為變量的瞬時(shí)流量函數(shù)、滲流面狀況的調(diào)整和顯示等； 采用自適應(yīng)的時(shí)間步長(zhǎng)，保證瞬態(tài)分析中在邊界條件突變時(shí)的時(shí)間步長(zhǎng)為最佳的時(shí)間步長(zhǎng) ； 土體的水力滲透性在非飽和區(qū)域內(nèi)是負(fù)孔隙水壓力的函數(shù)，水力滲透性可認(rèn)為在兩個(gè)垂直方向上是各項(xiàng)異性的；,SEEP/W軟件的特點(diǎn),

18、從SIGMA/W或QUAKE/W塊中導(dǎo)入消散的超孔隙水壓力：由于靜載或地震引起的動(dòng)力響應(yīng)而產(chǎn)生的超孔隙水壓力可代入SEEP/W中，對(duì)超孔隙水壓力消散時(shí)間進(jìn)行研究； 將SEEP/W中的孔隙水壓力用于SLOPE/W中：在SLOPE/W中使用有限元法計(jì)算孔隙水壓力，對(duì)因孔隙水壓力隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的穩(wěn)定性變化進(jìn)行分析； 材料模型：材料模型庫(kù)中增加了“完全飽和/非飽和”和“僅僅飽和”模型，同時(shí)還增加交互作用的襯砌、隔柵、擋墻模型，可以在模型中添加排水井；,邊界條件可用函數(shù)設(shè)定：可以在邊界條件或材料屬性中自定義函數(shù)，這個(gè)功能允許用戶在分析自己的模型時(shí)加入滯后函數(shù)； 在一個(gè)文件中進(jìn)行多場(chǎng)分析：只需在模型中某

19、一步改變一下網(wǎng)格和重新計(jì)算，就可以在一個(gè)相同的文件中同時(shí)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)分析。把多種分析耦合在一起可以解決結(jié)構(gòu)吹吹填過程中隨著土體的增加而邊界條件隨時(shí)間變化的問題； 當(dāng)用戶改變網(wǎng)格時(shí)邊界條件會(huì)自動(dòng)保留。,time,分析類型,Steady-State,a constant pressure (head) a constant flux,Transient,Initial conditions,SIGMA Consolidation,網(wǎng)格類型,Structured Mesh,Unstructured Mesh,a unit flux,a total nodal flux,a steady-state

20、 seepage analysis,a transient seepage analysis,pore-water pressure from SIGMA/W、QUAKE/W,Draw Initial Water Table,CTRAN/W Density-Dependent,穩(wěn)態(tài),瞬態(tài),邊界條件,Head Boundary Conditions (水頭邊界),收斂條件,Vector Norms,Conductivity function control parameters,Flux Boundary Conditions (流量邊界),Constant pressure,Far field

21、 head conditions,Specified boundary flows,Sources and sinks,邊界函數(shù),Head versus time,Head versus volume,Nodal flux Q versus time,Unit flow rate versus time,Modifier function (VADOSE/W),Ground surface infiltration and evaporation (VADOSE/W),水位驟降的穩(wěn)定性分析,大壩截流幕墻滲流分析,Material properties,降雨時(shí)公路排水溝的滲流分析,A unit

22、flux (q) hydraulic boundary condition with a value of 5.15 e-6 m/second,Material properties,The model was solved for a total elapsed time of 86400 seconds or one day.,SLOPE/W與SEEP/W的結(jié)合應(yīng)用：SEEP/W generated pore-water pressures in SLOPE/W stability analysis,Material properties,Dam Foundation Cutoff,Unc

23、onfined Dam Seepage,Reservoir Filling Analysis,Rapid Drawdown Analysis,SIGMA/W模塊是一款用于對(duì)巖土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力和變形進(jìn)行有限元分析的專業(yè)軟件。它具有全面模型公式，使得這種軟件不但可以對(duì)簡(jiǎn)單的巖土問題進(jìn)行分析，也可以對(duì)高度復(fù)雜的巖土問題，如線性彈塑性、非線性彈塑性、非線性等進(jìn)行分析，許多經(jīng)典的土體模型可以使用戶對(duì)各種土體或結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行建模分析。 SIGMA/W模塊可以模擬載荷在地基中產(chǎn)生的超孔隙水壓力，可對(duì)施工前后邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，有助于確定加固措施。此外，與SEEP/W模塊相結(jié)合，SIGMA/W模塊可以對(duì)受外載荷

24、作用的巖土結(jié)構(gòu)中孔隙水壓力的產(chǎn)生和消散進(jìn)行建模分析，并進(jìn)行固結(jié)分析。 SIGMA/W軟件模塊可以解決用戶在地質(zhì)構(gòu)造、土木工程、采礦工程等領(lǐng)域內(nèi)遇到的幾乎所有的應(yīng)力或變形問題。,SIGMA/W 軟件可以對(duì)以下的應(yīng)力和變形問題進(jìn)行建模分析：,基礎(chǔ)、蓄水池、土工結(jié)構(gòu)中的沉降問題 路堤和水壩內(nèi)部或底部的變形問題 隧道周圍的變形和應(yīng)力問題 支撐或錨固的基坑的側(cè)移及其周圍的表面沉降 開敞式基坑和放坡開挖的地基回彈 分步回填或開挖土與結(jié)構(gòu)的相互作用：包括錨桿、開挖支撐和桁架結(jié)構(gòu)的相互作用 完全耦合固結(jié)分析 (結(jié)合SEEP/W) ,土體模型,Linear-elastic Anisotropic-elastic

25、 Nonlinear-elastic Elastic-plastic Strain-soften Cam-clay Modified Cam-clay Slip surface,分析類型,In-situ conditions,horizontal sloped or irregular,Load/Deformation,K01.0,SEEP/W Consolidation,Specify water table,Head from SEEP/W,結(jié)構(gòu)單元,Bar element,Beam element,Insitu1,Insitu2,Ground surface,采用小變形、小應(yīng)變、漸近載荷

26、模型來處理二維平面應(yīng)變和軸對(duì)稱問題； 對(duì)非線性材料的土體模型用Newton-Raphson方法解迭代方程，土體參數(shù)在每一迭代步上都要更新，直到得到收斂解； 與SEEP/W結(jié)合分析土體的完全固結(jié)問題：SEEP/W計(jì)算載荷作用下的瞬時(shí)孔隙水壓力，SIGMA/W計(jì)算孔隙水壓力產(chǎn)生的變形； 土體結(jié)構(gòu)內(nèi)部相互作用的梁結(jié)構(gòu)和桿單元； 用SLOPE/W來分析建造過程中附加應(yīng)力對(duì)穩(wěn)定性的影響，以便決定分步加載的必要性；,SIGMA/W軟件的特點(diǎn),在如回填等穩(wěn)定載荷作用下產(chǎn)生的超孔隙水壓力可以代入SEEP/W中研究地基中的超孔隙水壓力的消散所需時(shí)間； 在地震動(dòng)力學(xué)分析中，可將SIGMA/W計(jì)算出的應(yīng)力作為初始應(yīng)

27、力分布值。將QUAKE/W中的殘余地震載荷產(chǎn)生的孔隙水壓力導(dǎo)入SIGMA/W中可查看震后變形； 自定義本構(gòu)模型：在SIGMA/W中可以自定義本構(gòu)模型，即可以在自己的模型中寫入任意.NET語(yǔ)言。 基于交互單元的摩擦效應(yīng)：新增交互單元和基于摩擦的土體結(jié)構(gòu)相互作用材料模型 ?？梢栽诮唤缑娴拿窟呏付ú煌牧蠈傩?，交界面上的交互單元可以考慮不同土層之間的相互作用。,Strain-Softening Analysis,Braced Excavations,Shoring tied-back wall,Embankment on Soft Ground,Excavation in Anisotropic M

28、aterial,Embankment,基于交互單元的摩擦效應(yīng)：新增交互單元和基于摩擦的土體 結(jié)構(gòu)相互作用材料模型?？梢栽诮唤缑娴拿窟呏付ú煌牧蠈?性，交界面上的交互單元可以考慮不同土層之間的相互作用。,Cutoff wallInterface elements on a line（接觸面模擬截流幕墻）,Wall with slip（接觸面模擬擋墻與土體的相互作用）,Slip elements along the steel wall,Wall deflection at 5X exaggeration,A Pile Pull Out Test（樁的抗拔試驗(yàn)）,Wick Drain（接觸面單元

29、模擬排水板）,Pore-pressure distributions on Day 1 and Day 6,廣東某港港區(qū)二期工程軟基處理工程（2區(qū)），堆載施工時(shí)，打砂樁及插排水板30天后，分層填砂堆載至9.0m，靜載20天后再堆載砂至10.7m，靜載20天后再堆載至12.0m靜壓60天。 本計(jì)算模擬此施工過程，計(jì)算130天固結(jié)過程中2區(qū)的各點(diǎn)各時(shí)段的沉降和側(cè)向位移，以及固結(jié)過程中土體位移對(duì)樁的作用效應(yīng)。 SEEP/WSIGMA/W求解：SIGMA/W模塊求解平衡方程，SEEP/W模塊求解連續(xù)方程，將這兩個(gè)模塊結(jié)合求解，就可以同時(shí)求得土體變形和孔隙水壓力隨時(shí)間變化的結(jié)果。,工程實(shí)例,有限元模型：

30、,土的本構(gòu)模型主要是Mohr-Coulomb彈塑性模型，通過分級(jí)加載求解。,主要計(jì)算參數(shù),地面最大沉降的位置距碼頭前沿約90M，最大沉降為47.1CM（實(shí)測(cè)最大累計(jì)沉降為68.0CM）。 距碼頭前沿約40M的樁側(cè)處的最大沉降為13.1CM。 第130天以后沉降已趨向穩(wěn)定，第130天時(shí)最大沉降為47.1CM，平均固結(jié)度達(dá)88.68%；第180天時(shí)沉降為49.44CM，平均固結(jié)度達(dá)93.1%。,樁的最大水平位移為36天時(shí)的4.36CM（實(shí)測(cè)最大水平位移為30天時(shí)的3.568CM）。計(jì)算的結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果比較接近。,孔隙水壓力的消散過程與實(shí)測(cè)結(jié)果比較接近。,QUAKE/W軟件模塊是一款用來分析由于地震

31、沖擊波、爆炸產(chǎn)生的點(diǎn)式動(dòng)態(tài)載荷或者沖擊載荷等作用下的土工結(jié)構(gòu)動(dòng)力問題的巖土有限元分析軟件。應(yīng)用 QUAKE/W分析軟件，可以確定因震動(dòng)而產(chǎn)生的地表運(yùn)動(dòng)和超孔隙水壓力，它全面的模型公式使QUAKE/W可以適用于各個(gè)領(lǐng)域的問題。 通用的材料屬性函數(shù)使用戶可以利用任何實(shí)驗(yàn)或者發(fā)表的數(shù)據(jù)。 QUAKE/W含有兩個(gè)本構(gòu)模型：線彈性模型和等價(jià)線性模型。QUAKE/W用直接求積來計(jì)算運(yùn)動(dòng)和由于用戶自定的初始力所產(chǎn)生的超孔隙水壓力。 QUAKE/W可以用來分析用戶在地質(zhì)、土木和采礦工程中遇到的幾乎所有地震動(dòng)力問題。,巖土堤壩 天然土質(zhì)和巖質(zhì)邊坡 軟土地基的沉降 動(dòng)態(tài)爆炸產(chǎn)生的沖擊載荷 任何在地震載荷作用下可能

32、產(chǎn)生超孔隙水壓力的近似于水平的地區(qū) ,QUAKE/W 軟件可以對(duì)幾乎所有的土工結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行建模分析：,震動(dòng)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)、位移和慣性力； 生成超孔隙水壓力 ； 土體剪切強(qiáng)度的可能折減； 由于慣性力、超孔隙水壓力和可能剪切強(qiáng)度損失對(duì)穩(wěn)定性的影響； 震后土體的應(yīng)變軟化和超孔隙水壓力的重分布。,動(dòng)態(tài)響應(yīng)的關(guān)鍵問題：,應(yīng)力重分布及其伴隨的永久變形相對(duì)地震作用總有一定的延時(shí)。,動(dòng)態(tài)響應(yīng)的關(guān)鍵問題：,Dynamic forces,Static gravitational forces,超孔隙水壓力,破壞位移,QUAKE/W,SIGMA/W,Post-earthquake deformation,Pos

33、t-earthquake deformation,動(dòng)態(tài)響應(yīng)的關(guān)鍵問題：,QUAKE/W,Inertial forces,Generation of excess pore-pressure,Stress re-distribution due to strength loss,Post-earthquake deformation,動(dòng)態(tài)響應(yīng)的關(guān)鍵問題：,QUAKE/W,Inertial forces,Generation of excess pore-pressure,Stress re-distribution due to strength loss,Post-earthquake def

34、ormation,In the future,材料特性,與土體剛度 有關(guān) 與超孔隙水壓 力的產(chǎn)生有關(guān),結(jié)構(gòu)單元,Bar element,Beam element,剪切模量G,阻尼Damping Ratio Function ,E，,常量,變量,G Reduction Function,土體單元,Linearelastic model,Equivalent linear model,Equivalent cyclic stresses(等效循環(huán)應(yīng)力),Pore-pressure function(孔隙水壓力函數(shù)),Cyclic number function,Overburden correct

35、ion function Ks,Shear stress correction function Ka,分析類型,初始靜態(tài)分析 動(dòng)態(tài)分析 孔隙水壓力分析,初始應(yīng)力,初始孔隙水壓力,Boundary conditions,Material Properties,Time stepping,QUAKE/W可以結(jié)合GeoStudio其他模塊進(jìn)行綜合分析：,QUAKE/W計(jì)算出的動(dòng)應(yīng)力分布狀況和超孔隙水壓力可以代入SLOPE/W中進(jìn)行地震載荷作用下地面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和變形分析； SEEP/W利用QUAKE/W計(jì)算地震過程中產(chǎn)生的超孔隙水壓力的消散； SIGMA/W可以利用QUAKE/W結(jié)果考慮地震誘發(fā)孔

36、隙水壓力的固結(jié)問題； SIMA/W利用QUAKEW的應(yīng)力和孔隙壓力結(jié)果可以計(jì)算震后因應(yīng)力重分布的引起的永久變形。,Permanent deformation from inertial forces,Permanent deformation from inertial forces,Permanent deformation from inertial forces,Dissipation of earthquake induced pore-pressure,Dissipation of earthquake induced pore-pressure,Dissipation of ear

37、thquake induced pore-pressure,Dynamic stability of a slope,Dynamic stability of a slope,Dynamic stability of a slope,A,Response of a slope subjected to a dynamite blast,The San Fernando Earthquake,大壩中心線處的絕對(duì)位移分布,地震產(chǎn)生4.0秒和4.52秒 時(shí)的相對(duì)位移 (放大100倍),Cyclic Stress Ratio contours,The Lower San Fernando Dam,Nu

38、merical analysis model of the Lower San Fernando dam,The Lower San Fernando Dam,Acceleration versus time at the Dam crest,Earthquake shaking,The Lower San Fernando Dam,Contours of excess pore-pressure at the end of shaking,Post-earthquake stability,Post-earthquake movement directions,Cohesion and fr

39、iction angle alone critical slip surface,Vibrations from Blasting,Problem configuration arrows show location of blast,Factors of safety with time due to the blast,X and Y-velocities on the upland,Dynamic Soil Structure-Interaction,Example of including a structure in a dynamic analysis,Axial force in

40、 the piles during the shaking,Axial dynamic forces in the cross members in the lower floor,TEMP/W 是一款采用有限元法來模擬由于環(huán)境的改變或建筑物、管道施工引起的地面內(nèi)熱量變化的有限元分析軟件。 TEMP/W 內(nèi)的模型公式可以對(duì)地面溫度變化情況進(jìn)行分析，也能對(duì)水轉(zhuǎn)化成冰和冰轉(zhuǎn)化成水的過程中釋放或吸收的相變潛熱問題進(jìn)行計(jì)算分析。在TEMP/W軟件中，在冰水互相轉(zhuǎn)化過程中吸收或釋放的相變潛熱表示為未凍水含量的函數(shù)，由未凍水的含量進(jìn)行控制。對(duì)未凍水含量在相變潛熱函數(shù)中的靈活定義，使得TEMP/W模塊可以對(duì)

41、各種條件下的地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，也使得TEMP/W模塊成為一種對(duì)各種不同的地面條件進(jìn)行分析的強(qiáng)大軟件。 TEMP/W 可用于地下結(jié)構(gòu)、土木工程、采礦工程等問題的設(shè)計(jì)和地?zé)岱治觯舶ǔ惺軆鋈谧兓脑O(shè)備的設(shè)計(jì)。,TEMP/W軟件的特點(diǎn),與其它模塊的結(jié)合應(yīng)用： 熱流對(duì)流：TEMP/W 可以利用SEEP/W 的水速度來模擬由于水流而產(chǎn)生的熱流。例如，用戶可以可以模擬水流速度如何隨時(shí)間而減慢地面結(jié)凍的。 外部數(shù)據(jù)：測(cè)量得到的氣象數(shù)據(jù)可以從電子表格中拷貝到TEMP/W中，這些數(shù)據(jù)可以確定在地面上有沒有積雪時(shí)的真實(shí)溫度，TEMP/W能用降水?dāng)?shù)據(jù)來確定冬天的積雪深度，也能用能量近似平衡方法來計(jì)算積雪下的地

42、面溫度，也能確定春天時(shí)積雪的融化量。,發(fā)熱建筑下或地下埋管發(fā)熱引起的永久凍結(jié)帶的退化 冷藏管周圍的霜凝結(jié)的發(fā)展 地面凍結(jié)引起的土體穩(wěn)定性問題，包括采礦鉆桿周圍的凍結(jié)管或地下水壩頂部的熱電管的使用 鐵路和機(jī)場(chǎng)跑道下的凍融作用 天然滑冰場(chǎng)和冬季路基等寒區(qū)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的凍深滲透 分析各種防止凍結(jié)或融化的隔溫層的隔熱效果 ,TEMP/W模塊可以對(duì)幾乎所有的地?zé)釂栴}進(jìn)行建模分析：,計(jì)算模式,TEMP/W 模式化來分析由于從冰到水和從水到冰的相變而引起的地?zé)嶙兓蜐摕岬挠绊?。TEMP/W模塊用高斯數(shù)值積分算法來求解單元特性矩陣，這種積分包括對(duì)單元特性在所選點(diǎn)上插值積分和整體積分。這樣，在每一個(gè)插值點(diǎn)上都可以使

43、用不同的材料參數(shù)，材料特性參數(shù)在所有單元上都可以變化。 土體的導(dǎo)熱性隨溫度不同而變化，TEMP/W模塊用一個(gè)廣義的導(dǎo)熱函數(shù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣就使得土體結(jié)構(gòu)在由融化狀態(tài)轉(zhuǎn)變未凍結(jié)狀態(tài)或由凍結(jié)狀態(tài)轉(zhuǎn)化到融化狀態(tài)時(shí)土體的導(dǎo)熱性可以認(rèn)為是一種平滑過渡。,分析類型,Steady-State： non-time dependent analysis, you do not need to enter initial condition information. Transient analysis：where you intend to apply a fixed or time dependent bou

44、ndary condition and/or you wish to monitor the change in ground temperatures at different times, you will need to select initial temperatures. Convective Heat Transfer with SEEP/W analysis：where you wish to model the effects of water or air velocity on temperature change, you will need to specify in

45、itial temperature and seepage conditions.,材料模型,Full Thermal Coupled Convective Thermal Simplified Thermal Interface,Geometry and boundary conditions,TEMP/W Tutorial Skating Rink,凍結(jié)管線分析：,Temperature profile after 2 years (Coutts and Konrad, 1994),TEMP/W profile after 2 years,Thermosyphons in end view

46、,Thermosyphon,Unit Flux (q) 15,Climate,Thermal (T) -2,Thermosyphons in end view,165day,CTRAN/W,Contaminant transport analysis,CTRAN/W 軟件的特點(diǎn),流過飽水和非飽水系統(tǒng)時(shí)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)水流動(dòng)問題分析； 隨時(shí)間變化的水壓力邊界條件問題分析； 各向異性和不同類型的地質(zhì)條件； 隨時(shí)間變化的溶質(zhì)濃度和質(zhì)量流邊界條件； 水體積含量為變量的分子擴(kuò)散系數(shù)函數(shù)問題； 由污染物濃度、輻射衰減產(chǎn)生的質(zhì)量損失、用戶指定區(qū)域內(nèi)的質(zhì)量流動(dòng)等覺得的吸附模量； 僅由水平對(duì)流決定的個(gè)別為微粒流動(dòng)軌

47、跡顯示； 污染物密度與地下水密度不同時(shí)的密度依賴性分析； ,與其它模塊的結(jié)合應(yīng)用,在CTRAN/W模塊中調(diào)用SEEP/W模塊計(jì)算出的污染物流動(dòng)速度： 在污染物輸運(yùn)分析中，需要得出一個(gè)主要數(shù)據(jù)就是水流速度，水的流速可以由SEEP/W模塊中計(jì)算得出。只要流速知道了，就可以在CTRAN/W模塊中對(duì)污染物的輸運(yùn)進(jìn)行分析研究。 CTRAN/W模塊和SEEP/W模塊中一起對(duì)密度對(duì)水流的依賴性進(jìn)行分析： 污染物的密度依賴于液體的流動(dòng)，水流速度由溶質(zhì)濃度決定，水流速度反過來也影響溶質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。水流速度從SEEP/W模塊中迭代傳遞到CTRAN/W模塊中，溶質(zhì)濃度又從CTRAN/W模塊傳遞到SEEP/W模塊中，這樣

48、就使得CTRAN/W模塊和SEEP/W模塊能夠共同處理流體流動(dòng)對(duì)污染物密度影響的問題。,計(jì)算模式,當(dāng)污染物進(jìn)入地面時(shí)，其中的溶解物會(huì)由于水的流動(dòng)而發(fā)生遷移。此外，污染物也會(huì)由于水動(dòng)力混合和分子擴(kuò)散而發(fā)生消散。溶解物的遷移也會(huì)由于吸收和輻射衰減而減弱。平流彌散微分方程由多孔介質(zhì)單元的質(zhì)量平衡原理導(dǎo)出，這樣導(dǎo)出的方程考慮了水平對(duì)流、擴(kuò)散、吸收和衰減。 CTRAN/W模塊使用吸收函數(shù)和計(jì)算出來的節(jié)點(diǎn)濃度來計(jì)算污染物的吸收，然后再計(jì)算液態(tài)相和固態(tài)相下的污染物數(shù)量。 CTRAN/W模塊也可以通過由用戶指定區(qū)域內(nèi)的簡(jiǎn)單微粒運(yùn)動(dòng)來建模分析污染物的運(yùn)動(dòng)。對(duì)每個(gè)時(shí)間步，CTRAN/W模塊讓微粒移動(dòng)一點(diǎn)距離，這個(gè)距離是由水的體積含量和SEEP/W模塊中計(jì)算出來的水流速度決定。,分析類型,Advection-Dispersion Density-Dependent Particle Tracking Forward Particle Tracking Backward,污染物從積水池表面流動(dòng)問題 烴類化合物的