midasGTS作业(土木工程cad)

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。

有限元分析在隧道施工中的应用姓名：学号：手机：邮箱：摘要TBM全断面施工是现阶段特别是地铁隧道施工的重要方式之一，其速度快，成型好，支护及时，得到广泛的应用。

隧道的开挖方式和支护永远是隧道施工的重点话题。

隧道类型分为很多，大体上可以分为山岭隧道，浅埋隧道以及水下隧道。

在条件允许时，TBM都可以用作以上隧道的主要施工方式。

而在城市隧道施工过程中，由于一般城市隧道埋藏较浅，而且上层多有建筑物覆盖，所以施工要求较高，一般选取TBM活着浅埋暗挖法进行施工。

而由于浅埋暗挖法施工工期长，施工难度大，故TBM施工称为首选。

MIDAS gts是专门针对岩土问题，主要是基坑，隧道，边坡和渗流，都能进行有效分析计算的商业有限元软件。

在此选取某市政工程的地铁隧道施工，利用MIDAS GTS进行施工阶段模拟。

关键词：TBM，midas gts,隧道盾构法施工简介TBM（Tunnel Boring Machine）-----全断面隧道掘进机，掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工，在中国水利、水电、交通、矿山、市政等隧道工程中应用正在迅猛增长。

软岩TBM适用于软弱性围岩施工的隧道掘进机，是目前城市地铁建设中速度快、质量好、安全性能高的先进技术。

采用盾构机施工的区间隧道，可以做到对土体弱扰动，不影响地面建筑物和交通，减少地上、地下的大量拆迁。

这两种设备的技术开发与应用，在我国地下工程领域具有十分广阔的前景。

TBM施工的优点：（1）快速。

TBM是一种集机、电、液压、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设备，可以实现连续掘进，能同时完成破岩、出碴、支护等作业，实现了工厂化施工，掘进速度较快，效率较高。

（2）优质。

TBM采用滚刀进行破岩，避免了爆破作业，成洞周围岩层不会受爆破震动而破坏，洞壁完整光滑，超挖量少。

2018年《MIDAS GTS岩土与地下工程数值分析》作业题下图是由既有盾构隧道扩建地铁车站的两种结构形式，一种是由两个既有盾构隧道扩建为三连拱车站，另一种是在两个既有盾构隧道中间先新建一座隧道，再用联络通道将两既有盾构隧道与新建隧道连接起来形成一个地铁车站。

计算模型高30m，宽90m，长30m，车站覆土埋深10m，盾构隧道半径3m。

三连拱结构既有盾构隧道中心间距12m，拱部半径5.5m。

三条平行隧道结构两既有盾构隧道中心间距24m，联络通道高4m隧道截面选取MIDAS GTS中三心圆+仰拱的形式，尺寸默认，截面中心为（0，-1）。

台阶法开挖进尺2m，试采用MIDAS GTS建模计算，试分析扩建对既有结构的影响。

三连拱结构示意图三条平行隧道结构示意图三连拱结构断面图三条平行隧道结构断面图三连拱结构台阶法和CRD法示意图（12345为开挖顺序）三条平行隧道台阶法示意图（123为开挖顺序）三条平行隧道结构CRD法示意图（12345为开挖顺序）1、对比施工工况：2、材料属性：地层采用摩尔库仑本构模型，实体单元，重度γ=20γkN/m3，弹性模量E= 80MPa，泊松比μ=0.36，内摩擦角φ=26°，粘聚力c=35Kpa。

喷射混凝土采用弹性模型，板单元，厚度0.3m，弹性模量21GPa，泊松比0.2，重度23kN/m3。

盾构管片采用弹性模型，平面应变单元，厚度0.3m，弹性模量34.5GPa，泊松比0.2，重度25kN/m3。

3、边界条件：模型前后左右及底部均施加径向位移约束，地表自由表面。

4、荷载：表面施加20kPa的均布荷载。

5、计算报告内容：(1)计算模型图及计算模型描述；(2)材料参数、边界条件及荷载情况描述；(3)地表沉降、水平位移横断面分布曲线图(施工结束后y=15处)；(4)施工结束后的喷射混凝土最大、最小主应力分布图(y=15处)；(5)既有盾构隧道竖向位移曲线图(y=15处)；附计算参数及封面格计算参数取值表。

MIDAS/GTS(岩土和隧道结构专用分析系统)简介1前言MIDAS(迈达斯)是一种有关结构设计有限元分析软件，由建筑/桥梁/岩土/机械等领域的10种软件组成，目前在造船，航空，电子，环境及医疗等新纪尖端科学及未来产业领域被全世界的工程技术人员所使用。

由韩国MIDAS IT公司开发。

MIDAS IT(MIDAS Information Technology Co.Ltd)正式成立于2000年9月1日，主要业务是开发和提供工程技术软件，并提供建筑结构设计咨询服务及电子商务的综合服务公司。

浦项制铁(POSCO)集团成立的第一个venture company，隶属于浦项制铁开发公司(POSCO E&C)。

POSCO E&C是POSCO 的一个分支机构，是韩国具实力的建设公司之一。

自从1989年由POSCO集团成立专门机构开始开发MIDAS软件以来，MIDAS IT在不断追求完美的企业宗旨下获得了飞速发展。

目前在韩国结构软件市场中，MIDAS Family Program的市场占有率排第一位，在用户最满意的产品中也始终排在第一位。

北京迈达斯技术有限公司为MIDAS IT在中国的唯一独资子公司，于2002年11月正式成立。

负责MIDAS软件的中文版开发、销售和技术支持工作。

在进入中国市场的第一年，MIDAS软件的用户就已经发展到500多家。

其产品主要分为四块具体见下图1及表1：图1 MIDAS应用领域表1 MIDAS应用领域MIDAS Family Program 机械领域Nastran FX 机械领域通用结构分析系统Midas FX+ 通用有限元分析前后处理软件建筑领域midas Gen建筑领域通用结构分析及最优化设计系统midas ADS剪力墙住宅楼结构分析及自动最优化设计系统midas SDS 楼板和筏板分析及最优化设计系统midas Set 单体构件设计辅助程序midasDrawing结构施工图及材料用量自动计量软件桥梁领域midas Civil桥梁领域通用机构分析及最优化设计系统midasAbutment桥台自动设计系统midas Pier 桥墩自动设计系统midas Deck 桥梁RC板自动设计系统midas FEA 桥梁领域结构详细分析系统岩土领域midas GTS 地基及隧道结构专用分析系统midas GTS2D（即将发布）2维地基及隧道结构专用分析系统midas GeoX 桥梁脚手架等特殊结构专用分析系统2 MIDAS GTS（地基及隧道结构专用分析系统）2.1 关于MIDAS GTSGTS(Geotechnical and Tunnel analysis System)是包含施工阶段的应力分析和渗透分析等岩土和隧道所需的几乎所有分析功能的通用分析软件。

M I D A S/G T S(岩土和隧道结构专用分析系统)简介1前言MIDAS(迈达斯)是一种有关结构设计有限元分析软件，由建筑/桥梁/岩土/机械等领域的10种软件组成，目前在造船，航空，电子，环境及医疗等新纪尖端科学及未来产业领域被全世界的工程技术人员所使用。

由韩国MIDAS IT公司开发。

MIDAS IT(MIDAS Information Technology Co.Ltd)正式成立于2000年9月1日，主要业务是开发和提供工程技术软件，并提供建筑结构设计咨询服务及电子商务的综合服务公司。

浦项制铁(POSCO)集团成立的第一个venture company，隶属于浦项制铁开发公司(POSCO E&C)。

POSCO E&C是POSCO的一个分支机构，是韩国具实力的建设公司之一。

自从1989年由POSCO集团成立专门机构开始开发MIDAS软件以来，MIDAS IT在不断追求完美的企业宗旨下获得了飞速发展。

目前在韩国结构软件市场中，MIDAS Family Program的市场占有率排第一位，在用户最满意的产品中也始终排在第一位。

北京迈达斯技术有限公司为MIDAS IT在中国的唯一独资子公司，于2002年11月正式成立。

负责MIDAS软件的中文版开发、销售和技术支持工作。

在进入中国市场的第一年，MIDAS软件的用户就已经发展到500多家。

其产品主要分为四块具体见下图1及表1：图1 MIDAS应用领域表1 MIDAS应用领域MIDAS Family Program 机械领域Nastran FX 机械领域通用结构分析系统Midas FX+ 通用有限元分析前后处理软件建筑领域midas Gen建筑领域通用结构分析及最优化设计系统midas ADS剪力墙住宅楼结构分析及自动最优化设计系统midas SDS 楼板和筏板分析及最优化设计系统midas Set 单体构件设计辅助程序midasDrawing结构施工图及材料用量自动计量软件桥梁领域midas Civil桥梁领域通用机构分析及最优化设计系统midasAbutment桥台自动设计系统midas Pier 桥墩自动设计系统midas Deck 桥梁RC板自动设计系统midas FEA 桥梁领域结构详细分析系统岩土领域midas GTS 地基及隧道结构专用分析系统midas GTS2维地基及隧道结构专用分析系统2D（即将发布）midas GeoX 桥梁脚手架等特殊结构专用分析系统2 MIDAS GTS（地基及隧道结构专用分析系统）2.1 关于MIDAS GTSGTS(Geotechnical and Tunnel analysis System)是包含施工阶段的应力分析和渗透分析等岩土和隧道所需的几乎所有分析功能的通用分析软件。

第一篇 MIDAS/GTS的分析功能岩土分析(geotechnical analysis)与一般的结构分析(structural analysis)有较大差异。

一般的结构分析注重荷载的不确定性，所以在分析时会加载各种荷载，然后对分析结果进行各种组合，最后取各组合中最不利的结果进行设计。

岩土分析注重的是施工阶段和材料的不确定性，所以决定岩土的物理状态显得格外重要。

在岩土分析中应尽量使用实体单元真实模拟围岩的状态、尽量接近地模拟岩土的非线性特点以及地基应力状态(自应力和构造应力)、并且尽量真实地模拟施工阶段开挖过程，这样才会得到比较真实的结果。

优秀的岩土分析程序应能真实地模拟现场条件和施工过程，并应为用户提供更多的材料模型和边界条件，让用户在做岩土分析时有更多的选择。

MIDAS/GTS不仅具有岩土分析所需的基本分析功能，并为用户提供了包含最新分析理论的强大的分析功能，是岩土和隧道分析与设计的最佳的解决方案之一。

MIDAS/GTS中提供的的分析功能如下：A. 静力分析 (static analysis)线弹性分析 (linear elastic analysis)非线性弹性分析 (nonlinear elastic analysis)弹性分析 (elastoplastic analysis)B. 施工阶段分析 (construction staged analysis)C. 渗流分析 (seepage analysis)稳定流分析 (steady state seepage analysis)非稳定流分析 (transient state seepage analysis)D. 渗流-应力耦合分析 (seepage stress analysis)1第一篇MIDAS/GTS的分析功能2 E. 固结分析 (consolidation analysis)排水/非排水分析 (drained/undrained analysis)固结分析 (consolidation analysis)F. 动力分析 (dynamic analysis)特征值分析 (eigenvalue analysis)反应谱分析 (response spectrum analysis)时程分析 (time history analysis)第一篇MIDAS/GTS的分析功能1. 静力分析 (Static Analysis)静力分析是指结构不发生振动状态下的分析，一般来说外部荷载的频率在结构的基本周期的1/3以下时可认为是静力荷载。

GTS操作例题列表:基础例题1 二维平行隧道施工阶段分析2 三维隧道施工阶段分析3 三维连接隧道施工阶段分析4 二维路堤施工阶段分析5 三维基坑开挖阶段地下水渗流分析6 铁路移动荷载分析7 三维基坑支护施工阶段分析8 桥台基础施工阶段分析9 二维衬砌分析高级例题10 地铁施工阶段分析11 铁路隧道Y型连接段施工阶段分析12 城市交叠隧道施工阶段分析实际工程列表1 公路隧道-断层带区段2 公路隧道-断层带区段3 公路隧道-洞门_端差4 公路隧道-洞门_无端差5 公路隧道-曲线隧道6 公路隧道-三维并行隧道7 公路隧道-避难所8 公路隧道-河谷区段9 公路隧道-联拱隧道10 护岸结构-防浪堤连接区段11 护岸结构-护岸墙连接区段12 铁路隧道-横穿上部公路隧道13 地铁隧道-管棚支护导坑法隧道14 基础-桥台基础15 其他隧道-U形隧道16 土坝17 堆石坝验证例题列表1 无限弹性体上的圆孔2 无限弹性体上的球腔3 横观同性无限弹性体上的圆孔4 莫尔-库伦无限体上的圆孔5 各向不同应力作用下无限弹性体上的直线圆形隧道6 弹性地基上的条形基础7 条形荷载作用下的弹性Gibson地基8 弹性半无限体上的圆形基础9 莫尔-库伦地基上的条形和圆形基础10 条形基础承载力(粘聚力随深度变化)11 屈雷斯卡地基上的正方形基础12 冲切问题中的塑性流动13 剑桥粘土和修正剑桥粘土模型的三轴试验14 基坑支护15 倾斜面上的隧道挖掘16 [稳定流] 三角形土坝17 [稳定流] 限制水流的截水墙18 [稳定流] 坝基截流19 [稳态] 水库粘土层20 [稳态] 无侧限大坝渗流21 [稳定流] 倾斜渗透22 [稳定流] 大坝竖直面(Muskat问题)23 [稳定流] 向河堤无侧限流动24 [稳定流] 隧道渗流问题25 [非稳定流] 水井径向流26 [非稳定流] 固结分析27 [非稳定流] 水库蓄水分析28 [非稳定流] 水位骤降分析29 [固结] Cryer’s问题30 [固结] 饱和土固结分析。

MidasGTS大坝建模实例操作
大坝建模实例
1、在AUTOCAD中将各地层线按某个基点拷贝出并另存为DXF 文件，如图一所示，为两个断面的地表和廊道位置线。

基点
图一地层线
2、将地表地层线和标准剖面线导入到GTS中，并用移动功能将其移到三维坝体中的真实位置，如图二所示。

3、新建几何组，将各地表地层线和标准剖面放入各自命名的几何组。

4、利用放样功能，放样生成各地层和地表。

5、利用扩展功能生成坝体；利用放样功能生成廊道。

图五坝体图
6、利用标准剖面上的几何线延伸成材料剖分面和分级加载剖分面。

图六分级加载及材料分割
7、利用分割实体命令分割坝体；利用嵌入功能将廊道嵌入到心墙中。

图七坝体几何形状图
8、自动划分网格命令划分各网格。

图八坝体网格轴视图
9、由于太多的地层曲面分割会给实体带来较大的误差，从而给网格划分带来麻烦，在这里可以用网格排除法来达到划分不同的地层效果。

如图所示，将砾石土层从粉细砂及粉土层中分离出来。

图九网格分离图
10：最后模型的分级加载图和材料图如图所示。

图十坝体分级加载图
材料依次为廊道、心墙、反滤、过渡、堆石
图十一坝体材料图
图十二坝体侧视图
图十三网格组图
11、如有需要可以在网格――节点和单元输出中将单元号、节点号和节点坐标输出。

1 midas GTS背景介绍
midas GTS是北京迈达斯技术有限公司研发的岩土用软件，具有迈达斯软件专有优势：汉化界面、交互式操作、强大的可视化。

迈达斯技术有限公司由韩国浦项制铁发展而成的土木工程计算分析软件开发公司，具有独立的研发团队，并在中国、美国、日本、英国、印度、俄罗斯、新加坡等国家成立分公司。

北京迈达斯技术有限公司拥有一批国内研发团队，对软件再次“加工”，让midas 系列软件更加适合中国用户。

此外，北京迈达斯技术有限公司全面负责产品的销售与技术支持。

2 midas GTS功能介绍
midas GTS是为能够迅速完成对岩土及隧道结构的分析与设计而开发的“岩土隧道结构专用有限元分析软件”，是一款采用windows风格操作界面的完全中文化软件，能够提供完全的三维动态模拟功能。

程序提供应力分析、动力分析、渗流分析、应力-渗流耦合分析、边坡稳定分析、衬砌分析和设计功能，并提供莫尔库伦、修正莫尔库伦、邓肯-张、修正剑桥等14种本构及用户自定义本构模型；程序还提供便捷的几何建模功能、地形生成器、隧道建模助手、锚杆建模助手以及丰富的后处理结果；可以广泛应用于地下结构、岩土、水工、地质、矿山、隧道等方面的分析及科研。

自2005年在中国发布至今，在广大用户的信任和支持下，已经走过了九个年头，成为了岩土行业主流的分析与设计软件。

随着行业的发展，GTS也面临新技术的发展及完善，因此在2014年推出midas GTS NX（New Experience），分别在前处理、后处理及计算阶段进行了功能的改善，此外新增加了新的分析功能，具体见下表.
GTS NX功能一览表。