VPD VANTAGE Plant Design System 工厂三维布置设计管理系统 PDMS结构建库 培训手册
型钢库 PDMS已经提供了较完善的元件库，包括型材截面、配件和节点库。但不一定十分齐全，所以PDMS提供了非常方便的建库工具，这些功能都可在PARAGON中实现。 设计库、元件库和等级库之间的关系 等级库（Specificaion）是设计库与元件库之间的桥梁。设计者在等级库中选择元件后，等级中的元件自动找到对应的元件库中的元件；元件库中的几何形状和数据被设计库参考。如下图。 型钢库层次结构 型钢库World下包含了许多元件库和等级库，它们也是一种树状结构库。下图就是型钢库层次结构： 型钢等级库层次结构 等级库相当于元件库的索引，其目的是为设计人员提供一个选择元件的界面，它的层次结构既与界面的关系如下图所示。 本章主要内容： １．定义型钢截面（Profile） ２．定义型钢配件（Fitting） ３．定义节点（Joint） 定义型钢截面（Profile） 练习一：定义型钢截面库 １．元件库最终的层次结构如下： ２．以管理员身份（如SYSTEM）登录PARAGON模块，再进入Paragon>Steelwork子模块。 ３．在 ４．选择菜单Create>Section，创建新的STSE， ５．在刚创建的STSE下，选择菜单Create>Element，创建三个元素：“ref.DTSE”、“ref.GMSS”和“ref.PTSS”。 现在的数据库结构如下： ６．设置。选择Settings>Referance Data… 和Display>Members…按下图设置： ７．鼠标指向CATA层，选择菜单Create>Section，创建新的STSE：example/PRFL/BOX。８．选择菜单Create>Category>For Profiles，创建新的STCA，如下图： ９．鼠标指向STCA：example/PRFL/REF.DTSE层，在命令行中键入命令：“NEW DTSE /BOX/EQUAL/DTSE”,这样新建了一个DTSE，如下图。 １０．创建截面本身。选择菜单Create>Profile，按下图设置：
1 问：Geo FEM，Plaxis，Z-Soil软件比较？ 2008/6/5 9:34:48 答：三者针对某个算例计算结果相差不大，误差在可接受范围之内。 就易用性来说，Plaxis好于Z-Soil好于GEO。Plaxis大家都用得很多了，Z-Soil的建模可以在前 处理模块中用CAD元素绘制，或者通过dxf文件导入；GEO4只能输入剖面线的坐标，比较烦琐。 Plaxis和Z-soil基本可以解决岩土工程所有问题，但GEO4由于建模功能的限制，只能解决隧道、 边坡等相关问题；Plaxis和Z-Soil可以进行渗流分析（非饱和）包括流固偶合分析。 总的来说，Plaxis和Z-Soil是专业的岩土工程有限元程序；GEO FEM是GEO4里面的一个工具 包，而GEO4类似于国内的理正一样，是遵循Eurocode的设计软件。 2 问：在plaxis中，用折减系数作出它的几个滑裂面，如何查看滑裂面的角度、圆心、半径等 这些滑裂面的相关参数呢？ 2008/6/5 9:36:26 答：使用强度折减法，不用假定slip surface，故不会有这些数据。 3 问：Plaxis怎么模拟路堤分步填筑？在实际施工中，填筑不是一次加载的，可能先填一半， 过个月再填一半，而且这一半也不是一次填完，要在几天内完成，请问怎么在Plaxis中模拟，怎 么设置可以反应填筑速率，请高手指教？ 2008/6/5 9:47:25 答：手册里有相关例子，你可以参考一下lesson 5。 堆载速率可以通过设置堆载这个stage的时间间隔来设置。如果只有基本模块，可以设置mstage 的数值。mstage=1.0，说明100％施加上去了，mstage＝0.1，说明只有10%的荷载。由于Plaxis 不能设置load function，比较麻烦。当然，你可以将一层土细分成几个stage完成，也可以实现。 4 问：Plaxis 3D 用这个软件分析基坑时，基坑是钢格栅喷混凝土支护，支护用板来模拟，ＥＩ 和ＥＡ中的Ｉ和Ａ分别指哪个面的惯性矩和面积，以及单位后面的／ｍ应该是哪个长度？ 2008/6/5 9:49:13 答：应该是：A=沿着洞轴方向L×厚度d E是弹性模量I是惯性矩 5 问：在网上看到有人怀疑Plaxis 3D Foundation和3D Tunnel的真三维性，有人说它们不是 真正的三维计算，有谁知道是怎么回事吗？ 2008/6/5 9:59:42 答：Plaxis 3D Tunnel计算内核是三维的。但是目前只支持平面拉伸建模，建附加模型还存在困 难。3D Tunnel的确不能生成复杂的斜交隧道。 3D Foundation是专门解决基础问题的三维有限元计算软件。其解决基础问题要比FLAC3D要专 业，特别是考虑了一些工程实际，但开放性不如FLAC3d。近期3D Foundation将在此方面有重 大改进，新版本前处理借用GID作为前处理工具。Plaxis 系列优点长处是其理论，尤其是hs和 hs-small模型。 6 问：最近在算一个基坑,很好的地质条件，桩、撑刚度都取得很大，居然算出来水平位移始终 都有70mm左右，但用同济启明星算水土分算，并且参数都没有取最大值，算的结果只有17mm 左右。深圳规范要求水平位移不超过30mm，要是用Plaxis是很难算出小于规范值的结果的，事 实上，也不至于有那么大的位移的？ 2008/6/5 10:05:32 答：主要问题是现在很多地质报告都不提供三轴的试验参数：例如E50模量，Eur模量，Es模量， 有效强度指标等；土体的本构参数比较特殊，要做特殊的试验，因此一般的项目参数方面的确有 问题。不过，即便是只有Es模量和直剪固快指标，通过换算和引入K0、孔隙比、Cc，Cs等其 他参数，也是可以得到其他需要的参数，不过这需要比较扎实的本构模型方面的知识和岩土工程 经验，知道不同的本构适合模拟什么土层，知道本构的优点和局限性，这对使用者的要求的确比 较高。 7 问：隧道已经组成一个类组，所以一定要对其进行材料定义。如果不定义得话，就不能对其 进行网格划分，这要怎么解决呢？ 2008/6/5 10:08:42 答：你是不是只想模拟基坑开挖对既有隧道结构的影响，而省略掉前面隧道开挖过程的模拟。 这样的话，结果恐怕很难正确，而且会碰到你所说的问题。因为隧道在基坑开挖前，有一定的受
参 考 手 册
目录 1简介 (7) 2 一般说明 (7) 2.2 文件处理 (9) 2.3 帮助工具 (9) 2.4 输入方法 (10) 3 输入前处理 (10) 3.1 输入程序 (10) 3.5 荷载和边界条件 (28) 4 材料属性和材料数据组 (33) 4.1 模拟土体及界面行为 (35) 4.1.1 一般标签页 (35) 4.1.2 参数标签页 (39) 4.1.3 渗流参数标签页 (50) 4.1.4 界面标签页 (56) 4.1.5 初始标签页 (61) 4.2 不排水行为模拟 (63) 4.2.1 不排水（A） (64) 4.2.2 不排水（B） (64) 4.2.3 不排水（C） (64) 4.3 土工试验模拟 (64) 4.3.1 三轴试验 (67) 4.3.2 固结仪试验 (68) 4.3.3 CRS (68) 4.3.4 DDS (69) 4.3.6 结果 (70) 4.4 板的材料数据组 (70) 4.4.1 材料数据组 (71) 4.4.2 属性 (71)
4.5.1 材料数据组 (74) 4.5.2 属性 (74) 4.6 锚杆的材料数据组 (75) 4.6.1 材料数据组 (76) 4.6.2 属性 (76) 4.7 几何构件的材料数据组赋值 (76) 5 计算 (77) 5.1 计算程序界面 (77) 5.2 计算菜单 (78) 5.3 计算模式 (79) 5.3.1 经典模式 (80) 5.3.2 高级模式 (80) 5.3.3 渗流模式 (81) 5.4 定义计算阶段 (81) 5.4.1 计算标签页 (81) 5.4.2 插入或删除计算阶段 (82) 5.4.3 计算阶段的标识和顺序 (82) 5.5 分析类型 (83) 5.5.1 初始应力生成 (83) 5.5.2 塑性计算 (85) 5.5.3塑性（排水）计算 (85) 5.5.4 固结（EPP）分析 (85) 5.5.5 固结（TPP）分析 (86) 5.5.6 安全性（PHI/C折减） (86) 5.5.7 动力分析 (87) 5.5.8 自由振动 (87) 5.5.9 地下水渗流（稳态） (88) 5.5.10 地下水渗流（瞬态） (88) 5.5.11 塑性零增长步 (88)
1 问：Geo FEM，Plaxis，Z-Soil软件比较？2008/6/5 9:34:48 答：三者针对某个算例计算结果相差不大，误差在可接受围之。 就易用性来说，Plaxis好于Z-Soil好于GEO。Plaxis大家都用得很多了，Z-Soil的建模可以在前处理模块中用CAD元素绘制，或者通过dxf文件导入；GEO4只能输入剖面线的坐标，比较烦琐。Plaxis和Z-soil基本可以解决岩土工程所有问题，但GEO4由于建模功能的限制，只能解决隧道、边坡等相关问题；Plaxis和Z-Soil可以进行渗流分析（非饱和）包括流固偶合分析。 总的来说，Plaxis和Z-Soil是专业的岩土工程有限元程序；GEO FEM是GEO4里面的一个工具包，而GEO4类似于国的理正一样，是遵循Eurocode的设计软件。 2 问：在plaxis中，用折减系数作出它的几个滑裂面，如何查看滑裂面的角度、圆心、半径等 这些滑裂面的相关参数呢？ 2008/6/5 9:36:26 答：使用强度折减法，不用假定slip surface，故不会有这些数据。 3 问：Plaxis怎么模拟路堤分步填筑？在实际施工中，填筑不是一次加载的，可能先填一半， 过个月再填一半，而且这一半也不是一次填完，要在几天完成，请问怎么在Plaxis中模拟，怎么 设置可以反应填筑速率，请高手指教？ 2008/6/5 9:47:25 答：手册里有相关例子，你可以参考一下lesson 5。 堆载速率可以通过设置堆载这个stage的时间间隔来设置。如果只有基本模块，可以设置mstage 的数值。mstage=1.0，说明100％施加上去了，mstage＝0.1，说明只有10%的荷载。由于Plaxis 不能设置load function，比较麻烦。当然，你可以将一层土细分成几个stage完成，也可以实现。 4 问：Plaxis 3D 用这个软件分析基坑时，基坑是钢格栅喷混凝土支护，支护用板来模拟，ＥＩ 和ＥＡ中的Ｉ和Ａ分别指哪个面的惯性矩和面积，以及单位后面的／ｍ应该是哪个长度？ 2008/6/5 9:49:13 答：应该是：A=沿着洞轴方向L×厚度d E是弹性模量I是惯性矩 5 问：在网上看到有人怀疑Plaxis 3D Foundation和3D Tunnel的真三维性，有人说它们不是 真正的三维计算，有谁知道是怎么回事吗？ 2008/6/5 9:59:42 答：Plaxis 3D Tunnel计算核是三维的。但是目前只支持平面拉伸建模，建附加模型还存在困难。 3D Tunnel的确不能生成复杂的斜交隧道。 3D Foundation是专门解决基础问题的三维有限元计算软件。其解决基础问题要比FLAC3D要专 业，特别是考虑了一些工程实际，但开放性不如FLAC3d。近期3D Foundation将在此方面有重 大改进，新版本前处理借用GID作为前处理工具。Plaxis 系列优点长处是其理论，尤其是hs和 hs-small模型。 6 问：最近在算一个基坑,很好的地质条件，桩、撑刚度都取得很大，居然算出来水平位移始终 都有70mm左右，但用同济启明星算水土分算，并且参数都没有取最大值，算的结果只有17mm 左右。规要求水平位移不超过30mm，要是用Plaxis是很难算出小于规值的结果的，事实上，也 不至于有那么大的位移的？ 2008/6/5 10:05:32 答：主要问题是现在很多地质报告都不提供三轴的试验参数：例如E50模量，Eur模量，Es模量， 有效强度指标等；土体的本构参数比较特殊，要做特殊的试验，因此一般的项目参数方面的确有 问题。不过，即便是只有Es模量和直剪固快指标，通过换算和引入K0、孔隙比、Cc，Cs等其 他参数，也是可以得到其他需要的参数，不过这需要比较扎实的本构模型方面的知识和岩土工程 经验，知道不同的本构适合模拟什么土层，知道本构的优点和局限性，这对使用者的要求的确比 较高。 7 问：隧道已经组成一个类组，所以一定要对其进行材料定义。如果不定义得话，就不能对其 进行网格划分，这要怎么解决呢？ 2008/6/5 10:08:42 答：你是不是只想模拟基坑开挖对既有隧道结构的影响，而省略掉前面隧道开挖过程的模拟。 这样的话，结果恐怕很难正确，而且会碰到你所说的问题。因为隧道在基坑开挖前，有一定的受 力状况，这需要模拟隧道开挖过程才能得到其受力状况，基坑开挖的影响也是在其这个受力状况 上产生的。你现在的目的是让基坑开挖前，隧道结构的力和弯矩都为零了，所以结果很难正确。
外文原文 Surface settlement predictions for Istanbul Metro tunnels excavated by EPB-TBM S. G. Ercelebi ?H. Copur ?I. Ocak Abstract In this study, short-term surface settlements are predicted for twin tunnels, which are to be excavated in the chainage of 0 ? 850 to 0 ? 900 m between the Esenler and Kirazl?stations of the Istanbul Metro line, which is 4 km in length. The total length of the excavation line is 21.2 km between Esenler and Basaksehir. Tunnels are excavated by employing two earth pressure balance (EPB) tunnel boring machines (TBMs) that have twin tubes of 6.5 m diameter and with 14 m distance from center to center. The TBM in the right tube follows about 100 m behind the other tube. Segmental lining of 1.4 m length is currently employed as the final support. Settlement predictions are performed with finite element method by using Plaxis finite element program. Excavation, ground support and face support steps in FEM analyses are simulated as applied in the field. Predictions are performed for a typical geological zone, which is considered as critical in terms of surface settlement. Geology in the study area is composed of fill, very stiff clay, dense sand, very dense sand and hard clay, respectively, starting from the surface. In addition to finite element modeling, the surface settlements are also predicted by using semi-theoretical (semi-empirical) and analytical methods. The results indicate that the FE model predicts well the short-term surface settlements for a given volume loss value. The results of semi-theoretical and analytical methods are found to be in good agreement with the FE model. The results of predictions are compared and verified by field measurements. It is suggested that grouting of the excavation void should be performed as fast as possible after excavation of a section as a precaution against surface settlements during excavation. Face pressure of the TBMs should be closely monitored and adjusted for different zones. Keywords Surface settlement prediction _ Finite element method _ Analytical method _ Semi-theoretical method _ EPB-TBM tunneling _ Istanbul Metro Introduction Increasing demand on infrastructures increases attention to shallow soft ground tunneling methods in urbanized areas. Many surface and sub-surface structures make underground construction works very delicate due to the influence of ground deformation, which should be definitely limited/controlled to acceptable levels. Independent of the excavation method, the short- and long-term surface and sub-surface ground deformations should be predicted and remedial precautions against any damage to existing structures planned prior to construction. Tunneling cost substantially increases due to damages to structures resulting from surface settlements, which are above tolerable limits (Bilgin et al. 2009).
1 问：Geo FEM， Plaxis， Z-Soil软件比较？2008/6/5 9:34:48 答：三者针对某个算例计算结果相差不大，误差在可接受范围之内。 就易用性来说，Plaxis好于Z-Soil好于GEO。Plaxis大家都用得很多了，Z-Soil的建模可以在前处理模块中用CAD元素绘制，或者通过dxf文件导入；GEO4只能输入剖面线的坐标，比较烦琐。Plaxis和Z-soil基本可以解决岩土工程所有问题，但GEO4由于建模功能的限制，只能解决隧道、边坡等相关问题；Plaxis和Z-Soil可以进行渗流分析（非饱和）包括流固偶合分析。 总的来说，Plaxis和Z-Soil是专业的岩土工程有限元程序；GEO FEM是GEO4里面的一个工具包，而GEO4类似于国内的理正一样，是遵循Eurocode的设计软件。 2 问：在plaxis中，用折减系数作出它的几个滑裂面，如何查看滑裂面的角度、圆心、半径等 这些滑裂面的相关参数呢？ 2008/6/5 9:36:26 答：使用强度折减法，不用假定slip surface，故不会有这些数据。 3 问：Plaxis怎么模拟路堤分步填筑？在实际施工中，填筑不是一次加载的，可能先填一半， 过个月再填一半，而且这一半也不是一次填完，要在几天内完成，请问怎么在Plaxis中模拟，怎 么设置可以反应填筑速率，请高手指教？ 2008/6/5 9:47:25 答：手册里有相关例子，你可以参考一下lesson 5。 堆载速率可以通过设置堆载这个stage的时间间隔来设置。如果只有基本模块，可以设置mstage 的数值。mstage=1.0，说明100％施加上去了，mstage＝0.1，说明只有10%的荷载。由于Plaxis 不能设置load function，比较麻烦。当然，你可以将一层土细分成几个stage完成，也可以实 现。 4 问：Plaxis 3D 用这个软件分析基坑时，基坑是钢格栅喷混凝土支护，支护用板来模拟，Ｅ Ｉ和ＥＡ中的Ｉ和Ａ分别指哪个面的惯性矩和面积，以及单位后面的／ｍ应该是哪个长度？ 2008/6/5 9:49:13 答：应该是： A=沿着洞轴方向L×厚度d E是弹性模量 I是惯性矩 5 问：在网上看到有人怀疑Plaxis 3D Foundation和3D Tunnel的真三维性，有人说它们不是 真正的三维计算，有谁知道是怎么回事吗？ 2008/6/5 9:59:42 答：Plaxis 3D Tunnel计算内核是三维的。但是目前只支持平面拉伸建模，建附加模型还存在困 难。3D Tunnel的确不能生成复杂的斜交隧道。 3D Foundation是专门解决基础问题的三维有限元计算软件。其解决基础问题要比FLAC3D要专 业，特别是考虑了一些工程实际，但开放性不如FLAC3d。近期3D Foundation将在此方面有重大 改进，新版本前处理借用GID作为前处理工具。Plaxis 系列优点长处是其理论，尤其是hs和 hs-small模型。 6 问：最近在算一个基坑,很好的地质条件，桩、撑刚度都取得很大，居然算出来水平位移始终 都有70mm左右，但用同济启明星算水土分算，并且参数都没有取最大值，算的结果只有17mm左 右。深圳规范要求水平位移不超过30mm，要是用Plaxis是很难算出小于规范值的结果的，事实 上，也不至于有那么大的位移的？ 2008/6/5 10:05:32 答：主要问题是现在很多地质报告都不提供三轴的试验参数：例如E50模量，Eur模量，Es模量， 有效强度指标等；土体的本构参数比较特殊，要做特殊的试验，因此一般的项目参数方面的确有 问题。不过，即便是只有Es模量和直剪固快指标，通过换算和引入K0、孔隙比、Cc，Cs等其他 参数，也是可以得到其他需要的参数，不过这需要比较扎实的本构模型方面的知识和岩土工程经 验，知道不同的本构适合模拟什么土层，知道本构的优点和局限性，这对使用者的要求的确比较 高。 7 问：隧道已经组成一个类组，所以一定要对其进行材料定义。如果不定义得话，就不能对其 进行网格划分，这要怎么解决呢？ 2008/6/5 10:08:42 答：你是不是只想模拟基坑开挖对既有隧道结构的影响，而省略掉前面隧道开挖过程的模拟。 这样的话，结果恐怕很难正确，而且会碰到你所说的问题。因为隧道在基坑开挖前，有一定的受 力状况，这需要模拟隧道开挖过程才能得到其受力状况，基坑开挖的影响也是在其这个受力状况
材料模型手册
目录 1 简介 (5) 1.1 不同模型的选用 (5) 1.2 局限性 (7) 2 材料模拟初步 (9) 2.1 应力的一般定义 (9) 2.2 应变的一般定义 (11) 2.3 弹性应变 (12) 2.4 用有效参数进行的不排水分析 (14) 2.5 用有效强度参数进行不排水有效应力分析 (18) 2.6 用不排水强度参数进行不排水有效应力分析(不排水B) (19) 2.7 用不排水参数进行不排水总应力分析 (19) 2.8 高级模型中的初始预固结应力 (20) 2.9 关于初始应力 (21) 4 霍克布朗模型（岩石行为） (32) 4.1 霍克布朗模型公式 (33) 4.2 霍克-布朗与莫尔-库伦之间的转换 (36) 4.3 霍克-布朗模型中的参数 (36) 5 土体硬化模型（各向同性） (41) 5.1 标准排水三轴试验的双曲线关系 (42) 5.2 土体硬化模型的双曲线近似 (43) 5.3 三轴应力状态下的塑性体积应变 (45) 5.4 土体硬化模型的参数 (46) 5.5 土体硬化模型中帽盖屈服面 (52) 6 小应变土体硬化模型(HSS) (54) 6.1 用双曲线准则描述小应变刚度 (55) 6. 2 HS 模型中使用HARDIN-DRNEVICH 关系 (56) 6.3 初始加载VS 卸载/重加载 (58) 6.4模型参数 (59) 6.5 参数0G 和0.7γ (61) 6.6 模型初始化 (62) 6.7 与土体硬化模型的其他区别 (63) 7 软土模型 (64) 7.1 应力和应变的各向同性状态（123'''σσσ==） (64)
8 材料模型手册笔记 1 、概述 1.1 不同模型的选用 Mohr-Coulomb 模型（MC），弹塑性Mohr-Coulomb 模型包括五个输入参数，即：表示土体弹性的E 和ν，表示土体塑性的?和c，以及剪胀角ψ。通过选择适当的K0值，可以生成初始水平土应力。 节理岩石模型（JR），节理模型是一种各向异性的弹塑性模型，特别适用于模拟包括层理尤其是断层方向在内的岩层行为等。 Hardening-Soil 模型（HS），是一种改进了的模拟岩土行为的模型，适用于所有的土，但是它不能用来解释粘性效应，即蠕变和应力松弛。对比Mohr-Coulomb 模型，Hardening-Soil 模型还可以用来解决模量依赖于应力的情况。这意味着所有的刚度随着压力的增加而增加。因此，输入的三个刚度值（三轴加载刚度E50、三轴卸载刚度Eur 和固结仪加载刚度E oed）与一个参考应力有关，这个参考应力值通常取为100kPa (1 bar)。 软土蠕变模型（SSC），是一个新近开发的应用于地基和路基等的沉陷问题的模型。 软土模型（SS），适用于接近正常固结的粘性土的主压缩。 改进的Cam-Clay 模型（MCC），主要用于模拟接近正常固结的粘性土。 不同模型的分析 对考虑的问题进行一个简单迅速的初步分析使用Mohr-Coulomb 模型。软土蠕变模型可以用于分析蠕变（即：极软土的次压缩）。 1.2 局限性 HS 模型：不能用来说明由于岩土剪胀和崩解效应带来的软化性质，不能用来模拟滞后或者反复循环加载情形，常需要较长的计算时间。 SSC 模型，通常会过高地预计弹性岩土的行为范围。特别是在包括隧道修建在内的开挖问题上。 SS 模型，同样的局限性（包括HS 模型和SSC 模型的）存在于SS 模型中。在开挖问题上不推荐使用这种模型。
Chapter8 The hardening soil model 8.1Reasons for the election of the model 8.1.1Introduction The numerical modeling is going to be carried out by means of the?nite-element method as it allows for modeling complicated nonlinear soil behavior and various interface conditions, with di?erent geometries and soil properties. PLAXIS program will be used,this program has a series of advantages:?Excess pore pressure:Ability to deal with excess pore-pressure phenomena.Ex-cess pore pressures are computed during plastic calculations in undrained soil.?Soil-pile interaction:Interfaces can be used to simulate intensely shearing zone in contact with the pile,with values of friction angle and adhesion di?erent to the friction angle and cohesion of the soil.Better insight into soil-structure interaction.?Automatic load stepping:The program can run in an automatic step-size and an automatic time step selection mode,providing this way robust results.?Dynamic analysis:Possibility to analyze vibrations and wave propagations in the soil. ?Soil model:It can reproduce advanced constitutive soil models for simulation of non-linear behavior. 8.1.2Model election:soil,pile and interface The available soil models are(PLAXIS Version8): 1Linear elastic model:it is the simplest available stress-strain relationship.Ac-cording to the Hooke law,it only provides two input parameters,i.e.Young’s modu-lus E and Poisson’s ratioν.It is NOT suitable here because soil under load behaves strongly inelastically.However,this will be used to model the pile 2Mohr-Coulomb model:it is a perfectly elastoplastic model of general scope,thus, has a?xed yield surface.It involves?ve input parameters,i.e.E andνfor soil elas-ticity,the friction angle?and the cohesion c for soil plasticity,and the angle of dilatancyψ.It is a good?rst-order model,reliable to provide us with a trustful?rst insight into the problem. Advantages:
2008/6/5 Z-Soil软件比较？Plaxis，1 问：Geo FEM，9:34:48 答：三者针对某个算例计算结果相差不大，误差在可接受范围之内。的建模可以在前Z-SoilGEO。Plaxis大家都用得很多了，就易用性来说，Plaxis好于Z-Soil好于比较烦琐。只能输入剖面线的坐标，或者通过dxf文件导入；GEO4处理模块中用CAD元素绘制，只能解决隧道、基本可以解决岩土工程所有问题，但GEO4由于建模功能的限制，Plaxis 和Z-soil 可以进行渗流分析（非饱和）包括流固偶合分析。Plaxis和Z-Soil边坡等相关问题；里面的一个工具GEO4是专业的岩土工程有限元程序；GEO FEM是总的来说，Plaxis和Z-Soil类似于国内的理正一样，是遵循Eurocode 的设计软件。包，而GEO4问：在plaxis中，用折减系数作出它的几个滑裂面，如何查看滑裂面的角度、圆心、半径等2008/6/5 2 这些滑裂面的相关参数呢？9:36:26 slip surface，故不会有这些数据。答：使用强度折减法，不用假定问：Plaxis怎么模拟路堤分步填筑？在实际施工中，填筑不是一次加载的，可能先填一半，2008/6/5 过个月再填一半，而且这一半也不是一次填完，要在几天内完成，请问怎么在3 Plaxis中模拟，怎9:47:25 么设置可以反应填筑速率，请高手指教？ 答：手册里有相关例子，你可以参考一下lesson 5。 堆载速率可以通过设置堆载这个stage的时间间隔来设置。如果只有基本模块，可以设置mstage的数值。mstage=1.0，说明100％施加上去了，mstage＝0.1，说明只有10%的荷载。由于Plaxis不能设置load function，比较麻烦。当然，你可以将一层土细分成几个stage完成，也可以实现。 问：Plaxis 3D 用这个软件分析基坑时，基坑是钢格栅喷混凝土支护，支护用板来模拟，ＥＩ2008/6/5 4 和ＥＡ中的Ｉ和Ａ分别指哪个面的惯性矩和面积，以及单位后面的／ｍ应该是哪个长度？9:49:13 是弹性模量I是惯性矩答：应该是：A=沿着洞轴方向L×厚度d E问：在网上看到有人怀疑Plaxis 3D Foundation 和3D Tunnel的真三维性，有人说它们不是2008/6/5 5 真正的三维计算，有谁知道是怎么回事吗？9:59:42 答：Plaxis 3D Tunnel计算内核是三维的。但是目前只支持平面拉伸建模，建附加模型还存在困难。3D Tunnel的确不能生成复杂的斜交隧道。 3D Foundation是专门解决基础问题的三维有限元计算软件。其解决基础问题要比FLAC3D要专将在此方面有重3D FoundationFLAC3d。近期业，特别是考虑了一些工程实际，但开放性不如和hs 尤其是大改进，新版本前处理借用GID 作为前处理工具。Plaxis 系列优点长处是其理论，hs-small模型。问：最近在算一个基坑,很好的地质条件，桩、撑刚度都取得很大，居然算出来水平位移始终都有70mm左右，但用同济启明星算水土分算，并且参数都没有取最大值，算的结果只有17mm2008/6/5 6 左右。深圳规范要求水平位移不超过30mm，要是用Plaxis是很难算出小于规范值的结果的，事10:05:32 实上，也不至于有那么大的位移的？ 答：主要问题是现在很多地质报告都不提供三轴的试验参数：例如E50模量，Eur模量，Es模量，有效强度指标等；土体的本构参数比较特殊，要做特殊的试验，因此一般的项目参数方面的确有问题。不过，即便是只有Es模量和直剪固快指标，通过换算和引入K0、孔隙比、Cc，Cs等其他参数，也是可以得到其他需要的参数，不过这需要比较扎实的本构模型方面的知识和岩土工程经验，知道不同的本构适合模拟什么土层，知道本构的优点和局限性，这对使用者的要求的确比较高。问：隧道已经组成一个类组，所以一定要对其进行材料定义。如果不定义得话，就不能对其2008/6/5 7 进行网格划分，这要怎么解决呢？10:08:42 答：你是不是只想模拟基坑开挖对既有隧道结构的影响，而省略掉前面隧道开挖过程的模拟。这样的话，结果恐怕很难正确，而且会碰到你所说的问题。因为隧道在基坑开挖前，有一定的受力状况，这需要模拟隧道开挖过程才能得到其受力状况，基坑开挖的影响也是在其这个受力状况上产生的。你现在的目的是让基坑开挖前，隧道结构的内力和弯矩
\ 图1 三维模型 在2D AE 至2016版本和3D 2013至 2016版本中，建模主要包含两个方面，即地层建模和结构建模（结构单元以及荷载）。 1 地层建模 地层建模常用方法主要有两种，即钻孔和外部文件导入（VIP）。 1.1钻孔 一般情况下，特别是建立三维模型时，为了简化建模以及让网格划分更顺利，都要对实际地层进行简化。此时，地层建模主要利用钻孔工具建模。通过定义钻孔顶部和底部标高，可以生成当前钻孔土层厚度。也可以利用多个钻孔创建非水平地层，如图2和图3 所示。钻孔之间利用内插的方法生成地层。同时在每个钻孔中可以分别定义水头水力条件，生成初始地下水位。 图2 编辑钻孔 图3 多钻孔生成的非水平地层 1.2外部文件导入（VIP） 如果想要创建勘察报告中提供的地质模型，一般通过导入外部文件的方法生成。此时要将外部文件的几何信息进行处理，处理成PLAXIS 可识别的离散化三角形对象。特别要注意不同软件版本对导入文件的几何信息要求不同，3D2016版本可以之间导入体，无需离散化三角形对象。导入的文件格式支持3ds、dxf、txt（2D）、dwg 等，其中3D 2016不再支持dwg 格式。导入形式包括导入土层表面和整个土层，如图 4和图5所示。 图4 导入地层表面（3D） PLAXIS 建模方法汇总 筑信达 孙立超 总体来说，建模技术也是一种艺术。不同的人对同样的工程项目会有不同的简化结果。而简化的结果对网格划分和计算时间成本以及计算结果都有很大影响。 建模的一个基本原则就是简化的模型能够反映项目分析的主要问题。在这个基本原则下，尤其是对于PLAXIS 3D 来说，对于以提交精确计算结果为目的时，模型不要贪大求全，能简化的可以适当简化，比如，不均匀分布地层的等效，排桩等效成板，建筑物等效成荷载等。如果为了使得模型更加真实的反映工程项目三维模型兼顾计算时，建立的地层反映出最主要的不均匀分布情况，建立的建筑物或构筑物对象反映出主要传力体系，能用结构单元模拟的构件最好用结构单元模拟。如果模型中土体单元和结构单元数量过多，网格划分和计算的时间成本较高，而且一些次要的影响因素对计算结果的影响较小。
第32卷 增刊2 岩 土 工 程 学 报 Vol.32 Supp.2 2010年8月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Aug. 2010 硬化土体模型分析基坑挡土壁与地盘变形的评估 龚东庆，郑渊仁 （成功大学永续环境科技研究中心，台湾台南 70955） 摘 要：基坑开挖引致挡土壁体和地盘变形预测的准确度，会显着影响基坑四周结构物损害潜能评估的正确性。运用有限元数值程序分析基坑变形问题时，土壤本构模型描述土壤行为的优劣居关键角色。采用工程界和学术界常用的数值软件PLAXIS中两个高级土壤模型（硬化土壤模型及硬化土壤小应变模型），分析一个著名的基坑开挖案例之壁体变形、地表沈陷和地盘水平变位，藉以评估两个土壤模型预测基坑开挖引致挡土壁体和地盘变形预测的准确度。分析结果显示：若土壤模型可以考虑小应变高初始刚度模量和刚度劲度随应变衰减的行为，可以更合理地预测开挖引致之壁体变形与地盘变形量。 关键词：基坑；壁体变形；地表沈陷；硬化土壤模型 中图分类号：TU478 文献标识码：A 文章编号：1000–4548（2010）S2–0175–04 作者简介：龚东庆（1973–)，男，台湾高雄人，博士，助理研究员，主要从事深基坑工程、邻房保护、土壤液化等方面的研究工作。E-mail: tckung@https://www.doczj.com/doc/1c18992725.html,.tw。 Evaluation of analyzing excavation-induced wall deflection and ground movement using hardening soil models KUNG GORDON Tung-chin, JHENG Uen-zen （Sustainable Environment Research Center, National Cheng Kung University, Tainan 70955, China）Abstract: The accuracy of predicting wall deflection and ground movement caused by excavation will significantly affect the accuracy of evaluation of potential damage of structures adjacent an foundation pit. The capability of constitutive law of soil in describing the soil behavior plays a crucial role in the numerical analysis of excavation using the finite element method. This study adopts two advanced soil models incorporated into the PLAXIS code, which is extensively used by engineers and researchers, to analyze the excavation-induced wall deflection, ground surface settlement, and lateral soil movement recorded in a well-documented excavation case history for evaluating the capability of the two soil models in accurately estimating the wall deflection and ground movement caused by excavation of the foundation pit. The analysis results reveal that the excavation-induced wall deflection and ground movement can be more reasonably predicted provided the high initial stiffness modulus and the degradation characteristics of stiffness modulus can be considered in the soil model. Key words: foundation pit; wall deflection; ground surface settlement; hardening soil model 0 引言 深基坑工程常用于都会人口稠密地区开发地下室和地下车站等地下空间，由于工程常位于市中心，四周通常已建有许多建筑物，施工过程造成邻近建筑物损害之情事时有所闻，如何更准确地评估基坑开挖导致的地盘变形和邻近结构物损害潜能，是工程师努力的方向。深基坑工程变形分析是一个复杂的三维土壤–结构互制问题，工程设计若未能执行三维分析，一般常用适用于二维平面应变情况的变形分析方法。不论设计采用三维或二维的分析，能否准确预测开挖引致之壁体变形和地盘变位，进而合理评估建筑物之损害潜能，是进行深基坑设计的关键课题。 过去的研究显示[1-3]，土壤模型能否合理地仿真土壤应力—应变—强度的特性，是开挖引致壁体变形和地盘变位能否准确预测的关键，其中特别是土壤模型小应变范围之刚度模量变化，会显着影响分析的准确性。时至21世纪的今日，工程师应该能接受小应变土壤模型的重要性，目前数个学术界发展的小应变土壤模型已经建构至商业数值分析软件，本研究将评估 ─────── 基金项目：“National Science Council (NSC 96-2218-E-006 -291)”；成功大学永續環境科技研究中心项目（FYS97-02） 收稿日期：2010–04–26