有限元特辑II 初始地应力平衡

新建市政道路下穿高速铁路安全性评估摘要：利用岩土、隧道结构专用有限元分析软件MIDAS/GTS NX对新建市政道路下穿高速铁路进行安全评估。

依据某新建市政道路下穿高速铁路交叉工程建立有限元模型，分析新建市政道路的施对高速铁路桥墩基础的影响,得出安全性评价结论。

关键词：高速铁路；有限元分析软件；安全评估引言在地基上进行地层开挖填埋或钻孔施工会引起相邻已建建筑物较大的附加沉降及不均匀沉降、土体水平位移等一系列岩土工程问题。

其中，高铁桥墩承台基础周边基坑边坡开挖、大面积堆载和其它荷载（如下穿交通荷载）对高铁结构安全的影响特别突出，存在严重影响高铁结构安全的风险。

因此，对这类工程需要合理分析预判，有必要在后续施工前开展安全评价，慎重考虑设计及施工影响，以减小对周围环境及建筑的影响，确保高铁施工、营运的安全。

桥梁安全性评估内容较多,这里主要研究的是道路施工引起桥梁墩台附加位移及内力,根据《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》（TB 10182-2017）规定，选取评估标准如下：（1）横向、纵桥向水平附加位移和竖向附加位移的容许值均为2mm。

（2）轨道静态高低容许偏差管理值为4mm/10m；轨道动态高低容许偏差管理值为4mm/10m。

1 工程概况1.1公铁交叉情况郭亮路与常益长高铁相交处铁路里程分别为：动走右线DYDK0+571.375、正线DK155+739.395、动走左线DZDK0+571.230，道路里程桩号为K0+225.951、K0+238.952、K0+249.365。

道路从动走右线2#~4#桥墩之间32m简支T梁、常益长正线11#~13#桥墩之间32m简支梁、动走左线2#~4#桥墩之间32m简支T梁下穿通过。

设计路面标高距离桥梁底最小净空约为10m。

道路走向与铁路正交。

1.2交叉处高速铁路桥梁情况道路从常益长动走右线2#~4#桥墩之间32m简支T梁、常益长正线11#~13#桥墩之间32m简支箱梁、常益长动走左线2#~4#桥墩之间32m简支T梁下穿通过。

地应力平衡1、地应力平衡好坏评判标准1)地应力平衡后，位移云图中最大位移达到10-6量级或更低（接近于0）。

（主要判别条件）2)地应力平衡后，应力云图中应力有一定的数值。

（也就是应力不为0，但变形接近于0）2、进行地应力平衡的原因总的来说，如果不进行地应力平衡，而只施加重力，模型会在重力作用下产生变形，而实际工程中，我们施加荷载时，重力产生的而变形已经产生，实际上得到的是附加应力产生的变形。

1)我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致，比如边坡几何模型和实际边坡尺寸一致，但我们可以夸张一点想像，实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小，我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，变形后形状和现状边坡形状一致，其内力也就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了，但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸，我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸，受力后将会变成一个更小的或与现状不一致的边坡，这不符合我们模拟现状边坡的目的。

如果我们知道现状边坡的内力，将其提取出来作为几何模型的内力，再和外力（重力）平衡，则我们建立的模型才能算和实际模型一致。

真实地知道现状边坡的内力是很难的，我们采取的办法是，用我们所建立的几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件进行计算，得到变形后或变得更小或与现状边坡不完全一致的边坡内力近似的作为现状边坡的内力，并重新将其施加于与现状边坡一致的几何模型，再施加重力（当然边界条件也应基本一致）以平衡，这样才算建立了与现状模型基本一致的模型，其下的计算才成为可能。

这就是所谓“地应力平衡”的含义、目的、作用。

2)地应力平衡中的外力和内力的问题。

地应力平衡中，显然，重力是外力，应力场是内力，仅有外力重力，没有内力是不可能的，同样，仅有内力（专指初始应力场）而不受重力也是不可能的，否则，整个体系的力不会平衡。

ABAQUS有限元软件有五种初始地应力平衡方法，包括自动平衡法、关键字定义初始地应力法（或在界面操作）、ODB导入法、初始应力提取法以及用户子程序SIGNI法。

其中，自动平衡法适用于土体采用线弹性、屈曲分析且比较规则的情况。

如果采用本构模型，用此方法可能难以收敛。

具体操作步骤包括建模、赋属性、装配，然后在Step模块添加地应力分析步，并将增量改为自动。

在Load模块中，重力必须放在地应力分析步。

如果是海底土，则需要在土的上方施加静水压力；若为上方有大重物的隧道，则需施加物体作用在隧道上的压力。

关键字定义初始地应力法是在建立好网格模型之后，分别测量出硬土和软土区域最高点和最低点坐标，并通过自重应力公式分别计算出坐标对应的土体自重应力值。

随后，输入土壤水平方向上的静止侧压力系数来完成语言的编写。

6.19 Enhancements to the geostatic procedureProducts: Abaqus/Standard Abaqus/CAEBenefits: The geostatic procedure for obtaining the initial equilibrium state has been enhanced so that you no longer have to specify initial stresses that are close to the equilibrium state to obtain a solution corresponding to the original configuration.Description: The geostatic procedure is normally used as the first step of a geotechnical analysis; in such cases gravity loads (and possibly other types of loads) are applied during this step. Ideally, the loads and initial stresses should exactly equilibrate and produce zero deformations. However, in previous releases of Abaqus the geostatic procedure did not enforce this condition. In complex problems it may be difficult to specify initial stresses and loads that equilibrate exactly. Consequently, the displacements corresponding to the equilibrium solution might be large unless a special procedure is used to enforce small displacements.The enhanced geostatic procedure allows you to obtain equilibrium in cases when the initial stress state is unknown or is known only approximately. Abaqus automatically computes the equilibrium corresponding to the initial loads and the initial configuration, allowing only small displacements within user-specified tolerances. The procedure is available with continuum and cohesive elements with pore pressure degrees of freedom and the corresponding stress/displacement elements. The elastic, porous elastic, Cam-clay plasticity, and Mohr-Culomb plasticity material models are supported. Although the list of supported materials includes materials that exhibit inelastic behavior, the procedure is intended to be used in analyses in which the material response is primarily elastic; that is, inelastic deformations are small.The new enhancements are available from the Incrementation tabbed page when you create or edit a geostatic step in Abaqus/CAE. You must select automatic incrementation to access the new controls. The default settings for increment size and maximum displacement change are shown in Figure 6–6.Figure 6–6 The Incrementation options for a geostatic step.Abaqus/CAE Usage:Step module:Create Step: General: Geostatic; IncrementationReferences:Abaqus Analysis User's Manual∙“Geostatic stress state,” Section 6.8.2Abaqus/CAE User's Manual∙“Configuring a geostatic stress field procedure” in “Configuring general analysis procedures,” Section 14.11.1Abaqus Keywords Reference Manual∙*GEOSTATICAbaqus Verification Manual∙“*GEOSTATIC, UTOL,” Section 5.1.9ABAQUS 地应力平衡2011-03-30 14:42:12关于地应力的平衡方法,综合了版上的一些意见,结合了自己的想法,对于初始地应力的施加,得到了e-6的效果,方法比较简单,与大家分享!1.先施加重力荷载的作用,可以在cae中实现;2.在inp文件中的output request中写上*el prints,这样就会将施加重力荷载后的应力输出到*.dat文件中了;3.在*.dat文件中,将单元应力的序号及单元的应力拷出,例如ELEMENT T FOOT- S11 S22 S33 S12 NOTE1 1 -1.2598E+05 -1434. -3.1852E+04 892.72 1 -1.2249E+05 -6287. -3.2194E+04 1223.3 1 -1.1795E+05 -497.7 -2.9611E+04 1664.4 1 -1.1210E+05 -7240. -2.9834E+04 1992.5 1 -1.0485E+05 579.0 -2.6068E+04 2600.6 1 -9.5803E+04 -8272. -2.6019E+04 3031.7 1 -8.4709E+04 1915.-2.0698E+04 4083.8 1 -7.0634E+04 -9746. -2.0095E+04 4339.9 1 -5.1088E+04 5401.-1.1422E+04 8519.10 1 -2.4353E+04 -1.1150E+04 -8876. 1.2126E+0411 1 -1.2847E+05 268.1 -3.2050E+04 738.112 1 -1.2786E+05 -9868. -3.4433E+04 629.113 1 -1.2938E+05 -4224. -3.3402E+04 502.514 1 -1.3039E+05 -3458. -3.3461E+04 165.9 单独存为一个*.dat文件,4.用excel打开该文件,将其中的1所在的列去掉,在每个单元号前面加上其instance. ,即单元编号变为: instance名称.序号 ;注意不同的instance和part要都按照其所在的单元从小到大编号,而不是按照他们在整体单元编号来编号!5.接下来就在excel把该文件另存为*.csv格式的文件(即带有逗号分隔符的格式),6.最后在inp文件的step之前写上*initial conditions,type=stress,input=文件名.csv即可!这种方法不需要用python,比较简单,希望能对大家有用!先说为什么要施加地应力：1、我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致，比如边坡几何模型和实际边坡尺寸一致，但我们可以夸张一点想像，实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小，我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，变形后形状和现状边坡形状一致，其内力也就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了，但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸，我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸，受力后将会变成一个更小的或与现状不一致的边坡，这不符合我们模拟现状边坡的目的。

你真的了解有限元分析中的“应力”吗原创2016-07-09 Feaforall虽然在有限元分析中我们常常会用到软件后处理程序得出的应力值（stress ），但其实应力有很多值得我们研究的地方。

如果我们把作用于物体的力产生的各处应力汇总起来，那么应力也就像流体分析CFD 中的速度或者压力一样形成应力场“流过”物体，我们抓取感兴趣的地方来进行强度的评估。

然而，由于应力状态变化复杂，并不好在3D 单元中进行可视化，所以我们更需要根据软件已有的功能来探究应力的意义。

1. 几乎所有的有限元分析结果中，默认的应力结果是冯米斯应力（Von Mises ），冯米斯应力是一个标量结果，并没有力的方向性指示。

学过材料力学的应该知道还有一种应力是主应力（principle stress ），主应力是矢量，某些情况下也是非常有用的，那么他们之间有什么区别？2. 物理内部的受力在不同部位都不一样，我们怎样尽可能多的去研究内部力场的不同特性并且通过软件可视化出来呢？下面我们将探究上面的两个问题。

什么是应力？首先我们先说说什么是应力。

众所周知，应力（stress ）是单位面积上作用的力（forces ）。

我们并不好感知或者测量应力，但力（force ）是实实在在的，我们可以很好的感知和测量。

物质总是由原子构成的，从原子的维度看，原子之间相吸或者相斥。

物体在没有受力的状态下，原子处于自然状态，所有的力互相平衡，如果物体受到外部力的作用，原子就会偏离平衡位置去寻找新的平衡位置来平衡外部力。

如下图所示，相同长度L 上分别有两排 5 对的原子和两排 6 对的原子，如果假设原子之间的吸引力相同，那么单位长度上 6 对原子的应力要比5 对的大，扩展到宏观的3D 情形同样适用。

力和应力单元微积分学科的发展可以使我们通过数学运用无限（无限大或者无限小）的原理来处理很多实际问题，宏观物体的受力是微观单元的叠加。

在材料力学中，我们把一个无限小的立方体（cube ）单元来描述某一点的受力情况。

浅谈初始地应力在ABAQUS中的应用李雪（西南交通大学土木工程学院，成都610031）摘要：根据自己对有限元ABAQUS的一些理解以及具体运用，总结出初始地应力在ABAQUS软件中施加的两种具体方法，并结合具体实例给与说明，为ABAQUS在土木工程建模中定义初始地应力写出了两种具体方法，以供参考。

关键词：ABAQUS 初始地应力应用The Application of The Initial ground stress in ABAQUSLI Xue(South West Jiao Tong University, Civil Engineering Department, Chengdu 610031)Abstract: In this paper, two methods to apply the initial ground stress in FEM software of ABAQUS are introduced during the period of my studying ABAQUS. Some example is given to prove the accurate of the methods in civil engineering. Some understandings are given in the paper and the experience is worthy to the referenced in the similar case.Key words: ABAQUS the initial ground stress apply引言在模拟基坑开挖、隧道开挖、铁路设计中的工后沉降、桩土复合地基、挡土墙等土木工程问题中，都需要平衡初始地应力。

定义初始地应力时需要满足下面两个条件：（1）平衡条件：由应力场形成的等效节点荷载要和外荷载相平衡，如果平衡条件得不到满足，将不能得到一个位移为零的初始状态，此时所对应的应力场也不再是所施加的初始应力场。

初始地应力平衡方法当模型并不是水平地面或地基成层分布时，用Initial conditions, type = stress, geostatic方法难以奏效，这里介绍一种可适用于复杂地形下的初始地应力平衡法。

1 CAE中建立仅有重力作用的模型，在提交Job前，输入Python命令产生没有Part信息的Input文件mdb.models['模型名字'].setValues(noPartsInputFile=ON)2 提交Job，求解完成后，进入CAE后处理部分1) Report——Report Field Output——下拉菜单中选择Centriod——勾选上S11、S22、S33、S12、S13和S23；2) Setup页面选择拟生成报告文件的名字***.CSV，其下方Write栏里仅选择Field Output。

3 用软件UltraEdit打开***.CSV文件进行编辑1) 删除CSV文件中不必要的内容，仅保留以下内容；单元号S11 S22 S33 S12 S13 S231 -29.3229E+03 -54.4569E+03 -29.3229E+03 23.1405E-12 339.116E-15 -53.1765E-122 -29.3229E+03 -54.4569E+03 -29.3229E+03 -14.2653E-12 -2.41752E-12 -39.8307E-12……n -29.3229E+03 -54.4569E+03 -29.3229E+03 -42.7399E-12 -4.38639E-12 -3.0521E-122) 利用UltraEdit的“列模式”，在各列中进行“插入/填充列”操作，添加逗号，并删除文件第一行和末尾的空行，保存文件。

1 , -29.3229E+03 , -54.4569E+03 , -29.3229E+03 , 23.1405E-12 , 339.116E-15 , -53.1765E-122 , -29.3229E+03 , -54.4569E+03 , -29.3229E+03 , -14.2653E-12 , -2.41752E-12 , -39.8307E-12……n , -29.3229E+03 , -54.4569E+03 , -29.3229E+03 , -42.7399E-12 , -4.38639E-12 , -3.0521E-12Tips:1) CSV文件中所保存的内容只有数字；2) 这里选用UltraEdit而不是Excel处理CSV文件是因为：Excel有行数限制，当n>65536时，将不能载入全部文件内容。

文章标题：深入探讨abaqus水平地应力平衡初始应力提取法1. 引言在工程领域中，abaqus是一个常用的有限元分析软件，它在模拟各种结构和材料的行为方面具有很高的应用价值。

而在abaqus中，水平地应力平衡初始应力提取法是一个重要的应用技术，它能够帮助工程师们快速而准确地分析结构的初始应力状态。

本文将深入探讨abaqus水平地应力平衡初始应力提取法的原理、方法和应用。

2. 原理及方法2.1 水平地应力平衡的基本原理在结构分析中，水平地应力平衡是指结构在受力状态下，各个部位承受的应力达到平衡状态。

而提取水平地应力的初始应力则是通过abaqus软件中的相应功能来实现的。

2.2 初始应力提取法的步骤- 步骤一：建立结构模型- 步骤二：定义材料、边界条件和加载- 步骤三：进行初始应力分析- 步骤四：提取水平地应力数据3. 应用实例分析3.1 结构模型的建立以某桥梁结构为例，建立相应的有限元模型，在abaqus中进行加载和边界条件的定义。

3.2 初始应力分析结果通过abaqus进行初始应力分析，得到结构在不同部位的初始应力情况，并提取水平地应力数据。

3.3 结果分析与验证对提取的水平地应力数据进行分析，与理论计算结果进行对比验证，从而得出结构初始应力状态的准确评估。

4. 个人观点与总结通过深入学习和实践的经验，我对abaqus水平地应力平衡初始应力提取法有了更加深刻的理解。

这一方法能够帮助工程师们准确把握结构的初始应力状态，为后续的结构分析和设计提供重要参考。

在实际工程应用中，我们需要不断地学习和探索，以便更好地运用这一技术方法。

在本文中，我们对abaqus水平地应力平衡初始应力提取法进行了深入的探讨，介绍了其基本原理和方法，并通过应用实例进行了详细的分析和验证。

结合个人的观点和总结，希望能够为读者提供有益的参考和启发。

5. 水平地应力平衡初始应力提取法的优势水平地应力平衡初始应力提取法在结构分析中具有很多优势。

为研究本基坑开挖对基坑北侧建筑物的影响，以便指导设计，经综合考虑，采用岩土、隧道结构专用有限元分析软件MIDAS/GTS NX分别对基坑北侧的AJI段建立二维数值模型进行分析。

本次二维数值计算分析模型中，土体采用平面应变单元模拟，本构模型为修正摩尔库伦模型；模型左右边界固定水平位移，底部边界固定水平竖向位移，上部边界为地表自由面；自重荷载取重力加速度。

基坑北侧的IJA段分析模型如图1所示。

图1-1：分析模型工况1：初始地应力平衡图1-2：初始地应力平衡工况2：施工支护桩图1-3：施工支护桩工况3：第一次开挖土体图1-4：第一次开挖土体工况4：第二次开挖土体图1-5：第二次开挖土体工况5：开挖至坑底图1-6：开挖至坑底模型的横向位移云图详见下列图：图1-7 工况1横向位移云图（初始地应力形成）图1-8 工况2横向位移云图（施工支护桩）图1-9 工况3横向位移云图（第一次开挖土体）图1-10 工况4横向位移云图（第二次开挖土体）图1-11 工况5横向位移云图（开挖至坑底）模型的竖向位移云图详见下列图：图1-12 工况1竖向位移云图（初始地应力形成）图1-13 工况2竖向位移云图（施工支护桩）图1-14 工况3竖向位移云图（第一次开挖土体）图1-15 工况4竖向位移云图（第二次开挖土体）图1-16 工况5竖向位移云图（开挖至坑底）由计算结果可知：当完成基坑开挖至坑底时，基坑附近地面最大水平变形为18.5mm（向基坑方向），最大竖向变形为17.85mm。

基坑北侧地表的水平及竖向位移与基坑侧壁距离的关系如图1-17所示，距基坑北侧6.78m处存在建筑物，由图1-17可知，其竖向位移约为12.54mm 变形均处于基坑开挖允许范围之内，满足要求。

沉降值 (m m )0510********距离 (m)-25-20-15-10-5图1-17开挖至坑底地表水平及竖向位移。

ABAQUS常见问题汇总 - 1.0版作者：aba_aba2006.06.14在SIMWE论坛注册5个月以来，在ABAQUS版回帖860篇，知无不言，言无不尽。

在此整理一下，以方便大家查找。

下面绝大多数是我的回帖，有少部分是其他网友的回答，都注明了作者。

下面只摘录了帖子中的一些主要内容，有些地方可能上下文不太连贯，完整的讨论请大家根据相应链接去论坛上察看。

如果这些内容对你有帮助，希望你也能常上论坛来回答一下别人的问题。

众人拾柴，火焰才高。

目录点击小节标题，可以跳到相应的内容（有些WORD版本可能需要按住ctrl键）1. 论坛提问要诀 (4)2. 故障诊断基本方法 (4)3. 约束刚体位移 / NUMERICAL SINGULARITY (4)4．过约束（Overconstraint） (7)5．其他常见error和warning信息 (7)6．ABAQUS无法运行（安装、License、环境变量） (10)7．弹塑性分析 (14)7.1 塑性问题不收敛的常见现象 (14)7.2 接触问题和塑性材料不要用二阶单元 (14)7.3 不要在塑性材料上施加点载荷 (15)7.4 塑性材料参数 (15)7.5 屈服准则 (18)7.6 后处理 / 判断材料是否屈服 (20)8. 接触分析 (22)8.1 接触分析不收敛的常见现象和解决方法 (22)8.2 接触面上的网格密度 (22)8.3 接触面的法线方向 (23)8.4 过盈接触 (23)8.5 管土/桩土接触 (25)8.7 凹坑成型的接触问题 (34)8.8 刚体穿透 (37)8.9 接触力 (37)8.10 Explicit中的接触问题 (38)8.11 改变接触状态 (40)8.12 其他与接触有关的Error和Warning信息 (41)9. 各个量的单位 (42)9.1 各个量的单位要相互一致 (42)9.2 时间/增量步的含义 (44)10．导入 / 修改 / 求解inp文件 (45)10.1 把inp文件导入ABAQUS/CAE (45)10.2 运行inp文件 (46)10.3 修改inp文件 (47)11．用户子程序和FORTRAN (49)12．创建/修改part (50)13．在Assembly中定位 (51)14．划分网格 (52)15．选择单元类型 (54)16．截面属性和材料 (56)16.1 定义截面属性 (56)16.2 用OFFSET参数偏置shell的中性面 (57)16.3 材料属性 (57)17．载荷 / 速度场 (58)17.1 集中力 (58)17.2 线载荷 (59)17.3 面载荷 (60)17.4 Body Force / Gravity (60)17.5 随时间变化的载荷 / Amplitude (61)17.6 在实体单元上施加弯矩 / 旋转速度 (62)18．边界条件 (67)19．定义Set / 选取模型的局部 (67)20．弹簧 (68)21．约束（coupling, tie） (68)22．后处理 (69)22.1 显示局部坐标系上的结果 (69)22.2 绘制曲线（X–Y data） (69)22.3 field output / history output (70)22.4 显示结果 (71)22.5 输出shell积分点上的应力和应变 (73)23．多步骤分析 (74)23.1 重启动分析（Restart） (74)23.3 用*import 把计算结果传递到下一个过程中 (74)24．岩土分析 (75)24.1 初始地应力平衡 (75)24.2 基坑开挖 (77)24.3 钢筋混凝土（Rebar Layer和Embedded Element） (77)24.4 实体单元的截面力/弯矩/转角 (78)24.5 软土固结 (80)25．热分析 (81)26．动态分析 (83)26.1 Explicit分析 (83)26.2 分析结果与amplitude不一致 (84)26.3 固有频率 (84)26.4 *DYNAMIC分析 (85)27．屈曲分析 (86)28．裂纹 (87)29．连接单元（CONNECTOR） (88)30．惯性释放（INERTIA RELIEF） (88)31．非线性问题的算法 (89)32．ABAQUS和其它软件的比较 (89)33．使用ABAQUS帮助手册 (90)34．论坛的“全文搜索”功能 (90)35．关于找枪手 (91)1. 论坛提问要诀在论坛上的提问是否能够得到解答，在很大程度上取决于提问的方式。

地应力平衡方法方法11）建立模型，材料，分析步（GEOSTATIC）。

2）施加荷载，LOAD，选择施加重力GRAVITY，在你想施加重力的方向输入数值9.8。

3）在JOB中提交分析。

4）按以下步骤,Report---Report Field Output---选中S11,S22,S33,S12,S13,S23---Name:cc.inp。

Write中只选择Field Output。

5）修改cc.inp，用excel，打开（分隔符，Tap键、空格键、逗号）6）删除都是1的那列。

在1,2,3,4等的前面加上（part instance）的name和小数点。

7）另存为，文件类型设置为CSV。

8）用文字编辑软件删除小数点后面的逗号。

9）最后变为soil-1.1,S11,S22,S33,S12,S13,S2310)另存为cc.dat11)在Edit keywords中材料属性后面加上*initial conditions,type=stress,input=cc.dat12）重新提交JOB，OK方法21）地表水平、土体材料在水平方向相同，可应用这种简单方法。

2）在Edit keywords中材料属性后面加上。

*initial conditions,type=stress,geostaticset-1,0.0,5,-392e3,-5,0.93）单元集名称、应力竖向分力第一个值、对应垂直坐标、应力竖向分力第二个值、对应垂直坐标、侧压力系数。

4）水平地应力通过竖向应力乘以侧压力系数得到。

补充6.10及6.11可以实现自动地应力平衡自动地应力平衡是新版本最为关注的新功能之一，因为它省去了计算自重应力以及生成相应初应力文件和导入的麻烦。

在地应力步中选择自动增量步就能使用自动地应力平衡功能，还能指定允许的位移变化容限。

不过自动地应力平衡功能仅支持有限的几种材料，D-P并不包含在内，而且对单元也有一定的要求。

虽然可以使用不支持的材料和单元，但可能自动地应力平衡不容易收敛或位移差值超过容限。

初始地应力平衡初始地应力平衡指的是在地质变形前，地层中各处的应力状态都是平衡的。

这个状态的达成有些类似于物体静止受到的力的平衡状态。

在地质变形开始前，岩石中受到的应力是由于地球内部压力的作用，以及由于重力、岩层和地表运动等因素带来的应力。

这些力和压力要满足一个平衡状态才能维持初始地应力平衡。

初始地应力平衡是一个十分稳定的状态，也是很长时间内地质变动比较少的地方产生的，如平原和盆地。

此时岩石中的压力分布是非常均匀的，没有相对运动和变形。

岩石的强度也难以改变，只有在外部因素加入的情况下才会出现变形。

变形后岩石中的应力分布是不均匀的，随着时间推移会逐渐趋于新的平衡状态，这种变化对于地质学研究非常重要。

地应力是指在地壳上表现出来的地球力的作用下，岩石的各处产生的应力状态。

这个状态是由地球内部的力和地表运动所导致的。

由于初始地应力状态是比较稳定的，因此使得地应力的方向和大小都是一致的。

在一个给定的区域，各处岩石的地应力大小和方向是基本相等的，因此也称之为宏观地应力。

初始地应力平衡状态的存在是由地球自身的力学情况决定的。

可以将初始地应力看作地球内部压力的传递，由于地球内部的压力是很大的，因此也使得地壳中的应力状态分布非常均匀。

当外界因素发生改变，如山体的剧烈滑坡、火山的爆发等，会破坏初始地应力平衡状态，使得地应力逐渐发生变化，在时间和空间上发生多种复杂的变化。

这些变化是地震、地面塌陷、山体滑坡等自然灾害的重要成因。

在地质学的研究中，初始地应力平衡状态是一个重要的参考基准。

通过对初始地应力平衡状态的认识，可以更准确地预测地震、地面塌陷等自然灾害的发生，也能够更深入地了解地球的内部结构和力学性质。

总之，初始地应力平衡状态是指在岩石运动和变形开始之前，岩石处于的应力状态。

这个状态是地球自身力学情况决定的，也是一个比较稳定的状态，因此很长时间内地质变动比较少的地方会保持这个状态。

了解初始地应力平衡状态的重要性在于，它是预测自然灾害、研究地球内部力学性质的重要基准。

*initial conditions,type=stress,input=0.csvmdb.models['Model-1'].setValues(noPartsInputFile=ON)（将网格划分精密一些，地应力平衡精度更高一些，2010-7-12注）注意：导入的inp、csv或其他文件里不得有空行，否则会出现element 0。

允许有空格。

--------------------------------------------------------------------方法一：桩土地应力平衡不容易通过，可先直接指定应力：*initial conditions,type=stress,geostaticSet-pile-soil,0,0,-510000,30,0.6,0.6将桩土摩擦系数设为0，容易平衡，输出含有应力s11、s22等的应力文件；导入应力文件，将摩擦系数提高为一个较小的数值（低于正常的摩擦系数），再计算，输出应力文件；再提高摩擦系数，导入应力文件，计算，重复上述操作，直到摩擦系数达到正常值。

上述如果不行，可以干脆将桩与的接触改为tie，2010-8-18的模型按照上面的步骤操作不行，后来tie就可以了，且收敛的速度很快。

地应力平衡方法：第一步：建立模型，材料，分析步（GEOSTATIC）第二步：施加荷载，LOAD，选择施加重力GRAVITY，在你想施加重力的方向输入数值9.8Y第三步：在命令行中输入mdb.models['模型名字'].setValues(noPartsInputFile=ON) (请严格按照这个格式，注意大小写的字母) ，例如：mdb.models['Model-1'].setValues(noPartsInputFile=ON)第四步：提交J0B，完成后第五步：按以下步骤,Roport---Report Field Output---选中S11,S22,S33,S12,S13,S23---Name:XX.INP ---Write中选择Field Output-------------ok!!!第六步：用软件(推荐使用UltraEdit很好编辑的)打开XX.INP[注：先用UltraEdit打开，删除中间的英文，再用excel打开]，保存格式内容单元号 S11 S22 S33 S12 S13 S23 （请注意，在保存内容中没有这一行的）1 , . , . , . , . , . , .2 , . , . , . , . , . , .. , . , . , . , . , . , .. , . , . , . , . , . , .这个结果文件是最重要的，在所保存的文件中只有数值部分，没有英文字母，没有上面那个“单元号”这一行，而且单元号前面也没有什么PART名字什么的，就是1，2........这些数字。

1、“地应力平衡”的含义、目的、作用我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致，比如边坡几何模型和实际边坡尺寸一致，但我们可以夸张一点想像，实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小，我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，变形后形状和现状边坡形状一致，其内力也就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了，但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸，我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸，受力后将会变成一个更小的或与现状不一致的边坡，这不符合我们模拟现状边坡的目的。

如果我们知道现状边坡的内力，将其提取出来作为几何模型的内力，再和外力（重力）平衡，则我们建立的模型才能算和实际模型一致。

真实地知道现状边坡的内力是很难的，我们采取的办法是，用我们所建立的几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件进行计算，得到变形后或变得更小或与现状边坡不完全一致的边坡内力近似的作为现状边坡的内力，并重新将其施加于与现状边坡一致的几何模型，再施加重力（当然边界条件也应基本一致）以平衡，这样才算建立了与现状模型基本一致的模型，其下的计算才成为可能。

2、地应力如何平衡地应力平衡中的外力和内力的问题，地应力平衡中，显然，重力是外力，应力场是内力，仅有外力重力，没有内力是不可能的，同样，仅有内力（专指初始应力场）而不受重力也是不可能的，否则，整个体系的力不会平衡。

这就是为什么我们将提取出的内力施加于几何模型后必须再施加重力的原因。

为的是内力和外力平衡。

abaqus的part模块绘图功能不是很强，因此常用AutoCAD绘出平面图后导入abaqus。

在abaqus6.10中，主导入要分为以下几个步骤：1，在AutoCAD中建好模型的平面图形，并且另存为dxf格式。

地应力平衡方法：. c9 Z A4 D6 k$ h 第一步：建立模型，材料，分析步（GEOSTATIC）( z4 A! K! _2 p' B% r( O6 o2 f; {第二步：施加荷载，LOAD，选择施加重力GRAVITY，在你想施加重力的方向输入数值9.8SimWe" F( ]& A3 q4 [8 [第三步：在命令行中输入mdb.models['Model-1'].setValues(noPartsInputFile=ON ) (请严格按照这个格式，注意大小写的字母)仿" T#R$ m/ W" p2 v/ ?第四步：提交J0B，完成后/ J. q5 _) p8 a"第五步：按以下步骤,[Module]Visualization-Report---Report FieldOutput---下拉菜单里面选择2 w5 n# Z2 U0 v( w centriod，然后依次把s11、s22、s33、s12、s13、s23点选上，setup页面选择报告文件的名字abaqus.csv---Write 中选择Field Output-------------ok!!!% F2 d: d8 u5 p- M) T第六步：, r% V# }& G5 d打开abaqus.csv，去掉英文部分，修改成下面形式（文件内容格式如下）5 U/ d; ]/ {( k" S) A单元号S11 S22 S33 S12 S13 S23 （请注意，在保存内容中没有这一行的）9 C; S4 e3 P" T6 d1 ~3 g0 U:R 1 , . , ., . , . , . , , ~: |1 e" o9R) m2 , . , . ,. , . , . , % w( y" ~0_7 d& r& S+ ~. , . , ., . , . , . ,* w& Y+ j$ F7 j2 l- l, F9 `! ^0 ]0A . , . , ., . , . , . , : x&O5 ?/ [ |# s, \& B这个结果文件是最重要的，在所保存的文件中只有数值部分，没有英文字母，没有上面那个“单元号”这一行，而且单元号前面也没有什么PART名字什么的，就是1，2........这些这些数字这些数字。

静、动力分析中的一种初始地应力场平衡方法郭亚然;石文倩;李双飞;蒋录珍【摘要】The equilibrium of the initial geo-stress field is particularly important for correct analysis in simulating the confining pressure dependence and contact problems.Therefore,it is a key factor to simulate initial geo-stress field for the following geotechnical engineering dynamic response analysis.Based on the software of ABAQUS,a method of initial geo-stress equilibri-um in static-dynamic analysis is proposed in order to realize zero initial vertical displacement in geotechnical engineering analysis and no influence of the initial geo-stress to the subsequent dynamic analysis results.First of all,fixed boundary condition is used and gravity load is applied on the free field,and the reaction forces on boundary nodes are calculated.Secondly,the reac-tion forces on the boundary nodes are applied on the model in viscoelastic artificial boundary condition,making the initial geo-stress beingequilibrium.Finally,dynamic analysis is carried,and the numerical results are verified by theoretical results.The results show that:1)the initial geo-stress field is well balanced in fixed boundary condition,however,the results are not suit-able for the dynamic analysis;2)the initial geo-stress is too large and will affect the follow-up dynamic analysis in viscoelastic boundary condition;3)the initial geo-stress is well balanced when applying the reaction forces at boundary nodes from fixed boundary condition on the viscoelastic boundary condition,and the results will not affect the dynamicanalysis results.There-fore,the proposed method of initial geo-stress equilibrium in static-dynamic analysis is reasonable and effective,and can provide a theoretical basis of the subsequent analysis for geotechnical engineering dynamic response.%初始地应力场的平衡对于正确分析模拟具有围压依赖性和接触的问题尤其重要,准确模拟初始应力场是后续岩土工程动力响应分析正确与否的关键.为了实现岩土工程分析中初始竖向位移为零,且初始应力场不影响后续动力分析结果,基于ABAQUS软件,提出一种静、动力分析问题中的初始地应力场平衡方法.首先将人工边界考虑为固定边界,施加重力场,并求出边界节点上的反力;其次,将节点上的反力施加在黏弹性人工边界模型场地中,进行初始应力场平衡;最后,进行动力分析,并用理论解来验证计算结果.结果表明:固定边界情况下初始地应力平衡效果好,但不适用于动力分析;黏弹性边界情况下,初始地应力较大,并会影响动力分析结果;将固定边界情况下的边界节点反力施加在黏弹性边界模型上,既能够实现初始应力场较好地平衡,又不会影响动力分析结果.因此,提出的静、动力问题分析的初始应力场平衡方法合理并且有效,可为后续的岩土工程动力响应分析提供参考.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2018(035)003【总页数】6页(P191-196)【关键词】地下工程;初始地应力;静、动力分析;黏弹性人工边界条件;ABAQUS 【作者】郭亚然;石文倩;李双飞;蒋录珍【作者单位】河北科技大学建筑工程学院,河北石家庄 050018;河北科技大学建筑工程学院,河北石家庄 050018;河北科技大学建筑工程学院,河北石家庄 050018;河北科技大学建筑工程学院,河北石家庄 050018【正文语种】中文【中图分类】TU431地应力是存在于地壳中未受工程扰动的天然应力，也称初始地应力，广义上也指地球体内的应力。

ABAQUS地应力平衡：进行地应力平衡的原因陈述如下：我们建立的几何模型一般都和工程实际情况一致,例如边坡的几何模型与边坡实际尺寸相一致。

但是由于边坡的沉降和徐变作用,可以想像到，现在的边坡应该是由一个体积更大的原始边坡在很久以前由于受到重力作用和边界约束条件，逐渐形成了现今的边坡形态.但是对于那个原始的边坡形态，我们不得而知。

假如能准确知晓，我们就能够建立原始边坡的几何模型,接着对边坡施加重力和边界条件，受力后边坡形态应该和现在的边坡相一致，其内力就是初始应力场(地应力），这样就不用专门施加地应力了.但现实情况是我们不能知晓原始边坡的形态.现在的边坡几何模型就是其实际形态,受力之后将会变成一个与现状不一致的边坡，这不符合现在的实际情况。

如果我们计算出现今边坡的内力,并将其作为边坡的初始应力场，再去和外力平衡，这样我们建立的模型就和现实边坡情况相一致了。

对于涉及开挖、回填的动态岩土工程问题，地应力平衡是正确模拟施工过程的前提条件。

初始应力的加载必须满足地应力平衡，而地应力平衡就是为了使地基仅存在初始应力，而不存在初始应变.当地基自重是产生地应力场的主要因素时，重力是外力，初始应力场是内力，将提取出的内力施加于模型后再施加重力,此时内力和外力平衡，该状态就是工程建设的初始状态.在表面水平的情况下，ABAQUS中初始地应力场的平衡一般只和密度有关，土体的密度一样，平衡的效果就好，别的参数对地应力平衡的结果影响很小。

对于表面不平的情况,尽量通过inp文件导入初始应力的方法进行地应力平衡。

ABAQUS中进行地应力平衡的时间点的选择十分重要，地应力平衡是指在工程建设之前，地表的位移应为零，而土体的应力却存在。

也就是说不管土体原来的样子如何（例如高山，河流，丘陵, 平原等）, 进行地应力平衡的正确时间点应当是在我们对它做任何扰动之前.具体采取的办法如下所述，我们对所建立的边坡几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件，得到变形以后边坡的内力,变形后边坡形状和原始边坡略有不同，其内力可近似作为现状边坡的内力,将其作为初始应力施加于现在的边坡中，接着施加外力(重力）来平衡初始应力，这样就建立了一个与现今边坡形态基本相同的边坡模型，这样之后的分析计算才是符合实际的。

一种实现复杂初始地应力场精确平衡的通用方法徐磊【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(24)3【摘要】初始地应力场是岩体工程结构有限元分析的重要初始条件,为了实现初始地应力场平衡,传统做法是在计算模型上施加与之相平衡的外荷载(体力、边界力),但外荷载往往组成复杂甚至不可知,且施加边界荷载所要求的模型边界条件通常与初始地应力平衡后结构计算分析所要求的模型边界条件不一致,这就为初始地应力场平衡带来了困难.为此,本文提出了一种可以实现复杂初始地应力场精确平衡的通用方法,该方法的基本思路是直接在有限元计算模型中施加结点荷载来与初始地应力场进行平衡,从而完全避免了由于外荷载的不可知以及边界条件不一致性所带来的困难;此外,由于所施加结点荷载是直接由初始地应力场通过单元积分计算出来的,故可实现初始地应力场的精确平衡.算例分析表明,所提出的方法不仅简便易行,且精度很高,是一种实现复杂初始地应力场平衡的通用方法.%The initial in-situ stress field is an important initial condition for FEM analysis of rock engineering. According to the traditional method, the appropriate volume and surface loads field should be exerted on the FEM model in conjunction with the input of initial in-situ stress for the equilibrium of complex initial in-situ stress field, but the equilibrium is usually difficult as the composition of external loads are complex and even not known, and the corresponding boundary conditions are always not in conjunction with the following analysis. In this paper, a general method for the accurate equilibrium ofcomplex initial in-situ stress field is proposed through directly exerting load on nodes to achieve the equilibrium of complex initial in-situ stress field, and the difficulty of the unknown boundary conditions and the Inconsistent boundary conditions can be completely avoided in the proposed method. In addition, due to the node load is directly calculated through the initial in-situ stress field, so the accurate equilibrium of complex initial in-situ stress field is achieved. The results of an example show that the proposed method is a general method for the equilibrium of complex initial in-situ stress field, and the method is convenient to implement and has a high precision.【总页数】4页(P30-33)【作者】徐磊【作者单位】河海大学水利水电学院,南京 210098【正文语种】中文【中图分类】TV31【相关文献】1.静、动力分析中的一种初始地应力场平衡方法 [J], 郭亚然;石文倩;李双飞;蒋录珍2.复杂地质条件下洞室围岩初始地应力场研究 [J], 冯树荣;蒋中明;赵海斌3.复杂初始地应力场的反演分析 [J], 束加庆;任旭华;徐瑛丽;姜俊红4.复杂地质条件下初始地应力场模拟的数值流形方法研究 [J], 余昌蔚;王媛5.复杂地质条件下矿区初始地应力场反演分析 [J], 褚吉祥;于庆磊;勒治华;郑浩田;孙鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。