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变截面隧道开挖建模培训(PPT课堂)

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《隧道开挖建模培训》课件

《隧道开挖建模培训》课件
和移动。
离散元法的优点在于能够模拟 大变形和破裂过程，适用于处 理不连续介质。
缺点在于对于连续介质和较小 变形的问题，离散元法的精度 可能不如有限元法。
边界元法
01
02
03
04
边界元法是一种将问题转化为 边界积分方程，通过求解该方 程来得到原问题解的方法。
在隧道开挖建模中，边界元法 常用于分析应力场和位移场的
详细描述
ABAQUS是一款高度模块化、可定制的有限元分析软件，广泛应用于各种工程领 域。它提供了强大的建模和网格划分工具，能够模拟复杂的隧道开挖过程，并可 进行大规模的并行计算。
Midas GTS
总结词
专门针对岩土工程领域的有限元分析软件
详细描述
Midas GTS是一款专门针对岩土工程领域的有限元分析软件，广泛应用于隧道开挖建模。它提供了丰 富的岩土材料模型和本构关系模型，能够模拟隧道开挖过程中的应力场、位移场和渗流场。
边界条件。
边界元法的优点在于对于某些 问题，其计算精度高于有限元 法，且需要的计算机资源较少
。
缺点在于对于复杂的问题，可 能需要大量的计算时间和计算
机资源。
其他隧道开挖建模方法
01
其他隧道开挖建模方法包括混合 法、无网格法和智能模型等。
02
这些方法各有优缺点，适用于不 同的问题和场景，需要根据具体 需求选择合适的方法。
隧道开挖建模面临的挑战与解决方案
01
地质条件的不确定性
由于地质勘查的局限性，隧道开挖面临的地质条件往往具有不确定性。
解决方案包括采用概率方法、模糊逻辑等不确定数学方法进行建模和分
析。
02
岩土力学的复杂性
隧道开挖涉及的岩土力学行为非常复杂，难以准确模拟。解决方案包括

隧道施工开挖方法ppt课件

隧道施工开挖方法ppt课件
15
1.根据围岩条件合理确定台阶长度和台阶数量，台阶长 度一般为3～5m（或5～7m），且不宜超过1倍开挖洞径，台 阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确 定，上台阶高度宜为2.5m。台阶过长或过短皆不利。
2.上台阶施作钢拱架（若有）时，采用扩大拱脚和锁脚 锚杆（管）等措施，控制围岩和初期支护变形，必要时施作 临时仰拱。
6.钢拱架（若有）必须落在实处，严禁悬空或落在虚碴 上。
5
上下台阶施工
台阶法示意图
光面爆破效果
3~5 m
6
三台阶施工洞身开挖7环形开挖预留核心土施工
2~3 m 2~3 m 2~3 m
8
弧形导坑左右台阶错开开挖支护法
9
监控要点：
台阶法、环形开挖预留核心土法、弧形导坑左右台阶错开开 挖支护法监控要点：
各工作面每循环进尺为1榀拱架的距离。 3.后一侧开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合。 4.中隔壁设置为弧形临时支护，隧道左右开挖面初期支护连接
平顺，确保钢架连接状态良好。 5.根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除中隔壁临时支护，
一次拆除长度不超过15m，并加强拆除中的监控量测。 临时支护拆 除后及时施做隧道仰拱和二次衬砌。
11
中隔壁法（CD法）
中隔壁法开挖方式
12
交叉中隔壁法（CRD法）
①
③ ②
④
3~5 m
3~5 m
⑤
3~5 m
3~5 m
⑥
3~5 m
3~5 m
13
双侧壁导坑法
14
监控要点：
中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）、双侧壁导坑法 监控要点：
施工方案，设备配套及使用，每部开挖长度、步序间距， 循环进尺，初支和临时支护设置情况、锁脚锚杆（管）设置 情况，每部支护封闭时间，临时支护每次拆除长度和时间， 二衬跟进情况。

隧道施工技术培训教材(PPT 48页)

隧道施工技术培训教材(PPT 48页)
3） 弱爆破开挖②部，施作边 墙初期支护，钻设径向锚 杆后复喷至设计厚度。
4） 弱爆破开挖③部，隧底喷 5）滞射后混③凝部土一。段距离后，浇筑Ⅳ部仰拱，混凝土初凝后浇筑仰拱填充Ⅴ部至设计 高度。
6） 施工防排水，二衬台车浇筑Ⅵ部混凝土。
两台阶法施工要点：
①根据围岩条件合理确定台阶长度和台阶数 量，上台阶长度一般为5~10mm，下 台阶长度为15~25m为宜。
1、施工前应对设计提供的地质资料进行必要的现场调查核实（超前地质预 报）。
2、超前预注浆，根据工作面地质情况，拟定注浆的方案，精心布管，严格 注浆工作，控制好注浆压力，密切关注注浆量，确保达到理想的加固效 果。
3、严格控制开挖循环进尺，对不良地质地段，应适当缩短开挖进尺，环形 开挖留核心土，必要时喷混凝土封闭开挖工作面，并选用具有足够刚度 和早强的支护设计，适当加厚喷射混凝土喷层，及早完成锚喷网联合支 护，必要时采用双层钢筋网或增设临时钢支撑措施，以控制围岩变形。
3#
15#
2#
明洞衬砌
隧
1#
道
中
心
线
16# 17#
φ 140mm孔口管
100
明洞衬砌
C20砼套拱
100 仰坡防护
设计长度 长管棚
洞口横断面示意图
单位：cm
洞口侧面示意图
2、洞身开挖
采用钻爆法施工时，常用的施工工法有： （1）全断面法 （2）两台阶法 （3）三台阶法 （4）三台阶法加临时仰拱 （5）交叉中隔壁法（CRD法） （6）双侧壁导坑法
1）施工完超前支护后，弱 爆破开挖①部→施作 ①部周边初期支护 （初喷混凝土，铺设 钢筋网，架设钢架， 钻设径向锚杆，复喷 至设计厚度）。
2）弱爆破开挖②部→施作 ②部初期支护，复喷 至设计厚度。

隧道开挖、支护技术培训ppt

隧道开挖、支护技术培训ppt
隧道开挖、支护技术培训ppt
锚杆锚固：锚杆埋设前，对锚孔进行检查，孔位、孔深、 垂直度、孔径、方向必须符合要求。同时应用高压风清孔， 确保孔内无积水残碴。锚杆安设采用砂浆或锚固剂进行塞填， 塞填完成后立即将锚杆压入，然后用砂浆或锚固剂封口。
隧道开挖、支护技术培训ppt
2、质量控制 A.锚杆的类型、规格、性能等应符合设计要求。 B.锚杆安装允许偏差应符合要求。 C.锚杆安装的数量应符合设计要求。 D.锚杆孔内灌注的砂浆应饱满密实。
1min~3min，进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆 方可结束。
隧道开挖、支护技术培训ppt
• XZ5J复合支护钢筋网片采用φ6盘条钢筋加工，网格间
距20cm×20cm。钢筋经试验合格，除锈后在洞外分片制作， 运抵洞内沿岩面单层布置，与锚杆焊接牢固，网片之间搭接 长度不小于1个网格（20cm），并与锚杆尾部焊接牢固，以 保证喷混凝土时钢筋网不晃动。
隧道开挖、支护技术培训ppt
2、质量控制 A．钢筋网的网格间距应符合设计要求。 B．钢筋网搭接长度不小于1个网格。 C. 钢筋网的安装位置应符合设计要求，并与锚杆或其 他固定装置联结牢固。 D．喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时， 应及时清除后再喷射混凝土。
喷射混凝土每环应及时封闭。为提高工作效率和保证质量， 可按照先墙后拱，自下而上的喷射顺序施喷。岩面凹凸不
隧道开挖、支护技术培训ppt
平时，应先喷凹处后找平，喷射时喷嘴料束应呈螺旋轨迹路 线缓慢均匀的移动，一圈压半圈，纵向呈“S”形进行，喷射 的螺旋圈直径约为30cm。料束旋转速度均匀，纵向喷射第 二行时，依顺序从第一行的起点处开始，行与行之间搭接不 少于2-3cm，力求喷出的混凝土层表面平顺光滑。
本 标 段 起 讫 里 程 为 ： KX+XXX~KX+XXX ， 总 长 度 为 XXXkm 。 其 中 KX+XXX~KX+XXX 为 路 基 工 程 ， 长 度 为 XXXm ； ZKX+XXX （ YKX+XXX ） ~ZKX+XXX （ YKX+XXX ） 里程为隧道工程，左线长XXXXm、右线长XXXXm；另有竖 井2座，斜井1座，左洞

隧道施工技术培训PPT课件

隧道施工技术培训PPT课件
另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在 施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如， 锚喷支护等
第12页/共112页
隧道施工的基本原则和理念
6．隧道设计施工的基本原则（要点） （3）通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行
工最重要的是：如何提高围岩的自支护能力，来保证开挖及后续作业的进行。 根据国内外的经验，基本方法是控制围岩的松弛、流失。原则是：稳定掌子面、
及时闭合和加固地层。具体方法： 1）稳定掌子面的方法：正面喷混凝土和锚杆；超前支护；留核心土。 2）及时闭合的方法：临时仰拱或底部横撑；加强基脚；向底部地层注浆加固；
自稳能力P=P0-PE=Ku； （3）当u=umax时，发生塌方，产生松驰荷载， 不安全。
第10页/共112页
隧道施工的基本原则和理念
5．要点 （1）围岩是受洞室开挖影响的那一部分岩（土） 体，围岩是三位一体的即：产生荷载、承载结 构、建筑材料。 （2）隧道是修筑在应力岩体中的，具有特殊的 建筑环境，不能等同于地面建筑。 （3）隧道结构体系=围岩+支护体系。
第13页/共112页
二、隧道施工的基本理念
隧道施工的基本原则和理念
隧道施工的基本理念：爱护围岩、内实外美、重视环境、动态施工。
所谓爱护围岩：一层含义是不损伤或少损伤遗留围岩的固有支护能力，这可 以通过采用机械开挖技术和控制爆破技术予以解决；一层含义是通过各种手段和 方法增强围岩的支护能力，如采用支护技术、加固或予加固技术以及各种辅助施 工技术等。这些技术形成了隧道施工的核心技术。
底部锚杆；改变施工方法。 3）加固地层：注浆加固；超前支护；地表面加固。
第24页/共112页

隧道开挖、支护技术培训ppt

隧道开挖、支护技术培训ppt
成隧道结构。
顶管法
适用于各类土层，通过 顶推力将管节逐节顶入 土层中，实现隧道的开
挖。
沉管法
适用于水下隧道，将预 制好的管段沉入水底，
连接成隧道。
钻爆设计
01
02
03
炮眼布置
根据隧道断面大小、地质 条件和爆破效果要求，合 理布置炮眼的位置、深度 和角度。
炸药选择
根据岩性和爆破要求，选 择合适的炸药类型和规格。
安全防护措施
施工临时设施安全防护
确保施工现场的临时设施如脚手架、防护网等符合安全标准，定 期进行检查和维护。
作业人员防护措施
为作业人员提供安全帽、防护服、手套等个人防护装备，定期进行 健康检查和安全培训。
安全警示标识设置
在施工现场设置明显的安全警示标识，提醒作业人员注意安全事项。
安全管理制度与应急预案
适用于围岩稳定性较好的情况
采用钢拱架对隧道围岩进行支 撑，技术案例分析
支护技术案例三：锚杆支护
1
2
适用于围岩稳定性较差、需要加强支护的情况
3
通过锚杆将隧道围岩与隧道结构固定在一起，提 高围岩的稳定性，同时可减少围岩变形和坍塌的 风险。
安全技术案例分析
适用于围岩较差、隧道跨度较大的情况
在隧道两侧设置临时支撑，将隧道分为左右两部分进行开挖，先开挖一侧，再进行另一侧的 开挖。
支护技术案例分析
支护技术案例一：喷 射混凝土支护
通过喷射混凝土的方 式对隧道围岩进行加 固，提高围岩的稳定 性。
适用于围岩稳定性较 差的情况
支护技术案例分析
支护技术案例二：钢拱架支护
爆破网络
设计合理的起爆网络，确 保爆破顺序和效果达到预 期。
开挖施工工艺

隧道施工开挖方法ppt课件

各工作面每循环进尺为1榀拱架的距离。 3.后一侧开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合。 4.中隔壁设置为弧形临时支护，隧道左右开挖面初期支护连接
平顺，确保钢架连接状态良好。 5.根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除中隔壁临时支护，
一次拆除长度不超过15m，并加强拆除中的监控量测。 临时支护拆 除后及时施做隧道仰拱和二次衬砌。
1.根据围岩条件合理确定台阶长度和台阶数量，台阶长 度一般为3～5m（或5～7m），且不宜超过1倍开挖洞径，台 阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确 定，上台阶高度宜为2.5m。台阶过长或过短皆不利。
2.上台阶施作钢拱架（若有）时，采用扩大拱脚和锁脚 锚杆（管）等措施，控制围岩和初期支护变形，必要时施作 临时仰拱。
4
监控要点：
3.下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开 挖，当岩体不稳定时需缩短进尺，必要时上下台阶分左、右 两部错开开挖，并及时施做初期支护。
4.施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题，下部施工 应减少对上部围岩、支护的扰动。
5.下台阶施工时要保证初支钢架（若有）整体顺接平直， 螺栓连接牢靠。
15
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中隔壁法（CD法）
中隔壁法开挖方式
12
交叉中隔壁法（CRD法）
①
③ ②
④
3~5 m
3~5 m
⑤
3~5 m
3~5 m
⑥
3~5 m
3~5 m
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双侧壁导坑法
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监控要点：
中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）、双侧壁导坑法 监控要点：
施工方案，设备配套及使用，每部开挖长度、步序间距， 循环进尺，初支和临时支护设置情况、锁脚锚杆（管）设置 情况，每部支护封闭时间，临时支护每次拆除长度和时间， 二衬跟进情况。

隧道开挖方法课件99ppt模版课件


生态修复
在隧道开挖结束后，对周 边生态进行修复和保护， 恢复原有生态环境。
开挖方法的创新与优化
新工艺与新材料
研发新的隧道开挖工艺和 材料，提高施工效率和质 量，降低工程成本。
数值模拟与仿真
利用数值模拟和仿真技术 对隧道开挖过程进行模拟 ，预测施工效果，优化施 工方案。
跨学科合作
加强跨学科合作，引入其 他领域的技术和知识，为 隧道开挖方法的创新与优 化提供更多思路和方法。
盾构法
施工速度快，对围岩扰动小，适 用于软土、粘土、砂土等软弱地 层。但设备投资大，施工精度要 求高，对曲线半径有限制。
矿山法
适用范围广，对围岩扰动大，适 用于岩石地层。但施工速度慢， 对施工精度要求低。
盾构法与TBM法的比较
盾构法
施工速度快，对围岩扰动小，适用于 软土、粘土、砂土等软弱地层。但设 备投资大，施工精度要求高，对曲线 半径有限制。
可分为机械开挖、人工开挖、爆破开挖等。
3
按照开挖后围岩的稳定程度分类
可分为稳定围岩开挖和不稳定围岩开挖。
隧道开挖方法的选择依据
工程地质与水文地质条件
不同的地质条件对应不同的开挖方法，如软 弱围岩适合采用台阶法或分部开挖法。
施工机械设备与技术水平
机械设备的性能和施工队伍的技术水平也是 选择开挖方法的重要依据。
隧道断面尺寸与埋深
大断面隧道适合采用全断面法，深埋隧道需 要考虑地层压力等因素。
工程工期与安全要求
工期紧的工程需要选择高效、快速的开挖方 法，同时需要考虑施工安全。
隧道开挖方法的发展历程
传统钻爆法
采用钻孔、装药、爆破的方式开挖隧道。
TBM（隧道掘进机）法
利用大型掘进机进行全断面开挖，具有较高的施工效率和安全性。

变截面隧道开挖建模培训PPT

5 7
变截面隧道的开挖
1. 仅显示实体“大断面”和“小断面” 2. 网格 > 自动划分网格 > 实体... 3. 选择实体 4. 输入“0.8” 5. 选择“土2” 6. 点击[适用] 7. 选择实体 8. 输入“1” 9. 点击[确认]
9
6
midas GTS
步骤 4.2
变截面隧道的开挖
1. 显示实体（图中所示） 2. 在模型窗口中，鼠标左键选择实体，
midas GTS
步骤 4.6
2 3
4
5 6
7
变截面隧道的开挖
1. 网格 > 网格组 > 重新命名... 2. 选择3个网格 3. 选择“坐标顺序” 4. 选择“Z” 5. 选择“降序排序” 6. 输入“土#” 7. 确认 8. 对网格组排序
8
midas GTS
步骤 4.7
1
1. 隐藏土体网格组 2. 过滤器中选择“网格” 3. 隐藏图示土体网格组
5，8，11
12
6，9
变截面隧道的开挖
1. 在工作树目录中点击鼠标右键 ，选择“隐藏全部” 2. 几何 > 曲面 > 缝合... 3. 选择绿框中的面 4. 输入0.0001 5. 名称为“1” 6. 点击[适用] 7.选择蓝框中的面 8. 名称为“2” 9. 点击[适用] 10.选择紫框中的面 11. 名称为“3” 12. 点击[确认]
2. 在“透明表现”中设置为8
3. 在模型窗口中，鼠标左键点击“土”，然后 右键， 选
择“隐藏”
2
4. 几何 > 布尔运算 > 并集...
5. 选择“大截面”
6. 选择“小截面”
7. 点击[确认]
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midas GTS
步骤 2.15
1
5
3 4
6 7
17
变截面隧道的开挖
1.在工作树目录中点击鼠标右键 ，选择“显示全部” 2. 几何 > 实体 > 分割... 3. 选择2个实体“大截面” 4. 点击“选择辅助曲面” 5. 选择“面组”，选中名称为“1”的面组 6. 勾选分割相邻实体的面，选择实体“土” 7. 点击[适用] 8. 在工作树目录中，对大截面实体重新命名，按F2
midas GTS
变截面隧道的开挖
Program Version Program License Revision Date
1
V2..0.1 Registered, Trial 2007.03.04
变截面隧道的开挖
概要
▪ 三维施工阶段分析 ▪ 模型
- 单位: kN , m - 弹塑性材料 - 板单元 - 实体单元 ▪ 荷载和边界条件 - 自重 - 超载（面荷载） - 位移约束 ▪ 施工阶段建模助手
画出一矩形面（见图） 4. 在工作树目录中点击鼠标右键 5. 几何 > 转换 > 移动复制... 6. 选择矩形面 7. 选择Y轴 8. 选择“等间距复制” 9. 输入“5”，“5” 10. 点击[确认]
6
7
Y轴
8 9
10
midas GTS
步骤 2.11
1
变截面隧道的开挖
1. 在模型窗口中，鼠标左键选择矩形，然后右键，选 择“仅显示”
Y轴
Y轴
midas GTS
步骤 2.6
1
变截面隧道的开挖
1. 在工作树目录中点击鼠标右键
2. 在工作树目录中点击鼠标右键
2
3. 几何> 生成几何体 > 扩展...
4. 选择步骤2.3中的平面，点击[选择扩
展方向]，选择总体坐标系的Y轴
5. 输入“15”，“大截面”
6. 点击[确认]
4 Y轴
5 6
8
9. 选择“线”，选择图中绿线
10. 选择Y轴
5，9
11. 输入“16”
12.点击[确认]
5，9
7，11
12
8
15
midas GTS
步骤 2.14
1
3，7，10 4
5，8，11
12
6，9
16
变截面隧道的开挖
1. 在工作树目录中点击鼠标右键 ，选择“隐藏全部” 2. 几何 > 曲面 > 缝合... 3. 选择绿框中的面 4. 输入0.0001 5. 名称为“1” 6. 点击[适用] 7.选择蓝框中的面 8. 名称为“2” 9. 点击[适用] 10.选择紫框中的面 11. 名称为“3” 12. 点击[确认]
3
4
3
midas GTS
步骤 2.2
1
4
3，7 4
变截面隧道的开挖
1. 点击[WP法向] 2. 几何> 曲线 > 交叉分割... 3. 点击[已显示] 4. 点击[适用] 5. 几何 > 删除 >删除面/线... 6. 选择“短线” 7.点击[已显示] 8. 点击[查看] 9.点击[取消]
6
8
9
midas GTS
步骤 2.3
变截面隧道的开挖
1. 几何> 曲面 > 建立 > 平面... 2. 选择曲线（见图中红线） 3. 点击[确认]
2
4. 在工作树目录中点击鼠标右键
4 3
5
midas GTS
步骤 2.4
2
4
6
变截面隧道的开挖
1. 几何 > 曲线 > 生成线组... 2. 选择图中红线 3. 点击[适用] 4.选择图中红线 5.点击[适用] 6.点击[取消]
2. 在工作树目录中点击鼠标右键 ，选择“显示全部” 3. 在工作树目录中点击鼠标右键 ，选择“透明度” 4. 在“透明表现”中设置为8
2
3
4
13
midas GTS
步骤 2.12
2 3 4 5
14
变截面隧道的开挖
1. 几何 > 实体 > 分割... 2. 选择实体“大截面” 3. 选择“矩形面” 4. 选择实体“土” 5. 点击[确认]
midas GTS
步骤 1
2 3 4
6
2
变截面隧道的开挖
1.文件 > 新建 2. 选择“3D” 3.选择“Z” 4. 点击[...] 5. 内力: kN 6. 点击[确认]
5
6
midas GTS
步骤 2.1
2
5
6
变截面隧道的开挖
1. 文件 > 导入 > DXF 2D... 2. 点击“选择AutoCAD的DXF文件” 3. 选择相应的DXF文件 4. 点击[打开] 5. 点击 [预览] 6. 点击 [确认]
即可输入相应的名称
变截面隧道的开挖
1. 在工作树目录中点击鼠标右键 2. 几何 > 实体 > 嵌入... 3. 选择“土” 4. 选择“大截面” 5.点击[确认]
11
midas GTS
步骤 2.10
3 1
4
12
变截面隧道的开挖
1. 点击[WP法向] 2. 几何 > 曲线 > 在工作面上建立 > 矩形(线组)... 3. 勾选“生成面”，在大截面处用鼠标左键
3，5
6
midas GTS
步骤 2.5
22，6
3，6
4，7
8
5
7
变截面隧道的开挖
1. 几何> 生成几何体 > 扩展... 2. 选择过滤器中的“线组” 3. 选择步骤2.4中的第一个线组，点击
[选择扩展方向]，选择总体坐标系的Y轴 4. 输入“16”，“小截面” 5. 点击[适用] 6. 选择步骤2.4中的第二个线组。 7. 输入“30” ，“土” 8. 点击[确认]
midas GTS
步骤 2.7
1
9
变截面隧道的开挖
1. 在工作树目录中点击鼠标右键
2. 几何 > 转换 > 移动复制...
3. 选择“小截面”实体
4. 点击[选择方向]，选择Y轴
5. 输入“15”
3
6. 点击[确认]
7. 在工作树目录中点击鼠标右键
4
7 5
6
midas GTS
步骤 2.8
1
变截面隧道的开挖
1. 在工作树目录中点击鼠标右键 ，选择“透明度”
2. 在“透明表现”中设置为8
3. 在模型窗口中，鼠标左键点击“土”，然后 右键， 选
择“隐藏”
2
4. 几何 > 布尔运算 > 并集...
5. 选择“大截面”
6. 选择“小截面”
7. 点击[确认]
5
3
6
7
10
midas GTS
步骤 2.9
1
3 4
5
midas GTS
步骤 2.13
1
6，10
变截面隧道的开挖
1. 在工作树目录中点击鼠标右键 ，选择“隐藏全部”
2. 在工作树目录中点击鼠标右键 ，选择“显示全部”
3. 点击[WP法向]
4. 几何> 生成几何体 > 扩展...
2
5. 选择“线”，选择图中红线
6. 选择Y轴
7. 输入“31”
3 8. 点击[适用]