geostudio軟件地介紹

1、Geostudio功能介紹及優(yōu)點(diǎn)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)算的仿真軟件。作為優(yōu)秀的巖土工程設(shè)計(jì)分析軟件，GeoStudio目前已經(jīng)成為上百萬科學(xué)研究人員、工程技術(shù)人員、教育工作者及學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用的軟件之一。GeoStudio是以Geo-SLOPE為主體的一套地質(zhì)構(gòu)造模型軟件的整體分析工具，它包括以下八種專業(yè)分析軟件：SLOPE/W（邊坡穩(wěn)定性分析軟件）SEEP/W（地下水滲流分析軟件）SIGMA/W（巖土應(yīng)力變形分析軟件）QUAKE/W（地震動(dòng)力響應(yīng)分析軟件）TEMP/W（地?zé)岱治鲕浖〤TRAN/W（地下水污染物傳輸分析軟件）AIR/W（空氣

2、流動(dòng)分析軟件）VADOSE/W（綜合滲流蒸發(fā)區(qū)和土壤表層分析軟件）各專業(yè)軟件具體介紹如下：一、SLOPE/W（專業(yè)的邊坡穩(wěn)定性分析軟件）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軟件對(duì)于綜合問題公式化的特征使得它可以同時(shí)用八種方法分析計(jì)算簡單的或復(fù)雜的邊坡穩(wěn)定問題，用戶可以利用SLOPE/W軟件對(duì)簡單或者復(fù)雜的滑移面形狀改變、孔隙水壓力狀況、土體性質(zhì)、不同的加載方式等巖土工程問題進(jìn)行分析。SLOPE/W軟件使用極限平衡理論對(duì)不同土體類型、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

3、參數(shù)方法來進(jìn)行分析，也可讓用戶做隨機(jī)穩(wěn)定性分析。除用極限平衡理論計(jì)算土質(zhì)和巖質(zhì)邊坡（含路堤）的安全性外，SLOPE/W軟件還使用有限元應(yīng)力分析法來對(duì)大部分邊坡穩(wěn)定性問題進(jìn)行有效計(jì)算和分析。1. 主要應(yīng)用范圍：SLOPE/W可以對(duì)幾乎所有的穩(wěn)定性問題進(jìn)行建模分析，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)提邊坡頂部的附加載荷增強(qiáng)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)2.SLOPE/W軟件的特點(diǎn)：極限平衡理論的應(yīng)用：包括Morgenstern-Price、GLE、Spencer、Bishop、OrdinaryJanbu、Sa

4、rma等各種方法。土體強(qiáng)度模型：包括莫爾-庫倫準(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/法向函數(shù)類型；孔隙水壓力模型包括：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；通過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；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。使用蒙特卡洛逼近法，SLOPE/W軟件可以計(jì)算除傳統(tǒng)的安全系數(shù)之外的隨機(jī)失穩(wěn)問題。3.與其它軟件的結(jié)合應(yīng)用：用戶可以在

5、一個(gè)工程中做很多分析并把所有的分析都保存在一個(gè)數(shù)據(jù)文件中，有利于保持不同模型之間的聯(lián)系。例如可以在多種加固設(shè)計(jì)方案來找出其中一個(gè)整體穩(wěn)定性最后設(shè)計(jì)方案。使用多場耦合也能提高SLOPE/W同其它模塊耦合計(jì)算的能力。1)從SEEP/W、SIGMA/W、QUAKE/W、VADOSE/W等軟件中調(diào)用孔隙水壓力值：在SLOPE/W軟件中使用有限元法計(jì)算孔隙水壓力，使得對(duì)非常不規(guī)則的飽和/非飽和工況，和穩(wěn)定分析中的瞬態(tài)孔隙水壓工況分析成為可能。例如，用戶可以對(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。2）從SIGMA/W軟件或QUAKE/W軟件中調(diào)用應(yīng)力值：在SLOPE/W軟件中使用有限元方法計(jì)算

6、應(yīng)力，除了可以對(duì)靜態(tài)變形或地震動(dòng)力進(jìn)行分析外，還可以進(jìn)邊坡的穩(wěn)定性分析。比如用戶可以計(jì)算在地震載荷作用下邊坡穩(wěn)定的最小安全系數(shù)，或者用戶可以使用Newmark類型的程序來得到相應(yīng)的邊坡永久變形。二、SEEP/W（地下水滲流分析軟件）SEEP/W軟件是一款用于分析多孔滲水材料，如土體和巖石中的地下水滲流和超孔隙水壓力消散問題的有限元軟件。它全面而簡潔的表述使用戶可以分析從簡單的、飽和穩(wěn)態(tài)問題到復(fù)雜的、飽和-不飽和時(shí)變問題。用戶可用SEEP/W分析從簡單的飽和穩(wěn)態(tài)到復(fù)雜的不飽和時(shí)變問題。在SEEP/W軟件中，通過滲流有限元計(jì)算，可以分析邊坡在不均勻飽和條件、非飽和條件下的孔隙水壓力，也可以對(duì)邊坡穩(wěn)

7、定時(shí)的瞬態(tài)孔隙水壓力進(jìn)行分析。通過瞬態(tài)分析，可以得出不同時(shí)刻不同點(diǎn)的孔隙水壓力分布狀況。通過對(duì)孔隙水壓力隨時(shí)間變化的結(jié)果分析，可以研究邊坡、路堤穩(wěn)定性與時(shí)間的關(guān)系。在水中溶質(zhì)擴(kuò)散轉(zhuǎn)移問題中，水流速度可分析水中溶質(zhì)的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移。SEEP/W軟件可以用于對(duì)飽和及非飽和滲流問題的建模分析，這一特點(diǎn)也大大擴(kuò)展了它所能分析問題的范圍。除了可以對(duì)傳統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)飽和滲流分析之外，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短期滲流過程進(jìn)行模擬分析。這個(gè)新增的特征可以使用戶對(duì)諸如水汽鋒面的遷移和超孔隙水壓力的消散過程進(jìn)行分析。1.典型應(yīng)用：SEEP/W軟件可以對(duì)幾乎所有的地下水

8、問題進(jìn)行建模分析。這些問題包括：水庫抽水后水位降低引起的超孔隙水壓力的消散土坡內(nèi)部由于短期滲流而引起的孔隙水壓力的變化儲(chǔ)水結(jié)構(gòu)，如瀉湖和廢料池下面的地下水位的抬升地下排水溝和注水井的影響蓄水層被抽水而引起的水位降低流入基坑中的滲流量等2.SEEP/W軟件的特點(diǎn)和軸對(duì)稱的三維滲流邊界條件類型包括：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)整和顯示等測定水體量和滲流函數(shù)可以由基本參數(shù)和粒徑函數(shù)來估計(jì)采用適應(yīng)的時(shí)間步長，從而保證瞬態(tài)分析中在邊界條件突變時(shí)的時(shí)間步長為最佳的時(shí)間j_HLZ步長描繪流程圖土體特性：土體的水力滲流性在非飽和區(qū)域內(nèi)是負(fù)孔

9、隙水壓力的函數(shù)。在瞬態(tài)過程中，水量的變化率有孔隙水壓力決定的。水力滲流性可以認(rèn)為在兩個(gè)垂直方向上是各項(xiàng)異性的迭代過程：有限元方程非線性特性由有效半徑法萊進(jìn)行迭代處理水流通量：SEEP/W軟件通過沿著單元網(wǎng)格的單個(gè)和多條線來計(jì)算總的水流通量與其它軟件的結(jié)合應(yīng)用：1)從SIGMA/W或QUAKE/W軟件中導(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以代人SEEP/W軟件中，在SEEP/W軟件中對(duì)超孔隙水壓力消散時(shí)間進(jìn)行研究。2)將SEEP/W軟件中的孔隙水壓力用于SLOPE/W軟件中：在SLOPE/W軟件中使用有限元法計(jì)算孔隙水壓力，使得對(duì)非常不規(guī)則的飽和/非飽和工況

10、，和穩(wěn)定分析中的瞬態(tài)孔隙水壓力工況分析成為可能。例如，用戶可以對(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。三、sigma/w(巖土應(yīng)力變形分析軟件)SIGMA/W軟件是一款用于對(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)簡單的巖土問題進(jìn)行分析，也可以對(duì)高度復(fù)雜非線性等進(jìn)行分析，許多經(jīng)典的土體模型可以的巖土問題，如線性彈塑性、非線性彈塑性、使用戶對(duì)各種土體或結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行建模分析siGA/w軟件可以對(duì)線siGMA/w軟件可以模擬載有很多巖土問題不僅要計(jì)算穩(wěn)定性，還希望進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，彈性變形問題、高度復(fù)雜的非線性彈塑性有效應(yīng)力問題進(jìn)行分析。

11、荷在地基中產(chǎn)生的超孔隙水壓力?？蓪?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軟件相結(jié)合，siGMA/w軟件可以對(duì)受外載荷作用的巖土結(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軟件中實(shí)質(zhì)上是求解平衡方程，而SEEP/W軟件中是求解連續(xù)方程，兩種軟件結(jié)合起來求解方程可以同時(shí)得出變形和孔隙水壓力隨時(shí)間的變化情況。在SIGMA/W軟件中可選用加載頻率或非線性土體模型來分析與估計(jì)靜壓力，將可用作QUAKE/W軟件中的初始靜壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。1.典型應(yīng)用：SIGMA/W軟件可以對(duì)幾乎所有地基的應(yīng)力和變形問題進(jìn)行建模分析。這些應(yīng)力、變形問題包括：底座、

12、充液容器、土木結(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)力問題支撐柱或錨桿加固的基坑的側(cè)移及其周圍的表面沉降開敞式基坑和放坡開挖的地面回彈?？紫端畨鹤兓鸬捏w積改變。土與結(jié)構(gòu)的相互作用：包括非粘合自由錨桿、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2.SIGMA/W軟件的特點(diǎn)：SIGMA/W軟件可以分析排水和不排水過程的總應(yīng)力和有效應(yīng)力、二維平面應(yīng)變、三維軸對(duì)稱問題、膨脹和固結(jié)問題及構(gòu)造應(yīng)力等問題。土體固結(jié)模型包括線彈性模型、各向異性的線彈性模型、非線性彈性模型、應(yīng)變軟化模型、土體的帽蓋模型和修正的帽蓋模型等。邊界條件類型包括X和Y方向的位移、體力、壓力、階躍常數(shù)以

13、及模型的自重載荷。SIGMA/W軟件采用小變形、小應(yīng)變、漸近載荷模型來處理二維平面應(yīng)變和軸對(duì)稱問題。對(duì)每一加載步，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的漸近位移有漸近載荷作用計(jì)算得出，加到位移上的初始載荷步計(jì)算出模型的整體位移。對(duì)非線性材料的土體模型，SIGMA/W軟件用Newton-Raphson方法來解迭代方程，土體參數(shù)在每一迭代步上都要更新，直到得到收斂解。SIGMA/W軟件可與SEEP/W軟件相結(jié)合分析土體的完全固結(jié)問題。由SEEP/W軟件計(jì)算載荷作用下的瞬時(shí)孔隙水壓力，而由SIGMA/W軟件計(jì)算孔隙水壓力產(chǎn)生的變形。用于土體結(jié)構(gòu)內(nèi)部相互作用的梁結(jié)構(gòu)和桿單元?；靥罨蜷_挖時(shí)的分段載荷。3.與其他應(yīng)用軟件的結(jié)合：1

14、) SIGMA/W軟件計(jì)算出的應(yīng)力可用于SLOPE/W軟件或QUAKE/W軟件中：在SLOPE/W軟件中用有限元方法計(jì)算出的應(yīng)力值，與由變形分析中得到的應(yīng)力值一樣，用這些應(yīng)力值就可以對(duì)一些嚴(yán)格的穩(wěn)定性問題進(jìn)行分析了。此外，在QUAKE/W軟件的地震動(dòng)力學(xué)分析中，用戶可以將SIGMA/W軟件計(jì)算出的應(yīng)力作為初始應(yīng)力分布值。2) SIGMA/W軟件計(jì)算出的孔隙水壓力可用于SLOPE/W軟件或QUAKE/W軟件中：在SIGMA/W軟件中，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人SEEP/W軟件中研究地基中的超孔隙水壓力的消散所需時(shí)間。用戶可以用SLOPE/W軟件來分析建造過程這些附加應(yīng)力對(duì)

15、穩(wěn)定性的影響，以便用戶決定分步加載的必要性。四、QUAKE/W(地震動(dòng)力響應(yīng)分析軟件)QUAKE/W軟件是一款用力分析由于地震沖擊波、爆炸產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)載荷或者突然碰撞產(chǎn)生的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。地震對(duì)地面建筑物產(chǎn)生的慣性力對(duì)其穩(wěn)定性有很大影響，震動(dòng)可產(chǎn)生超孔隙水壓力。應(yīng)用QUAKE/W分析軟件，可將邊坡分析中動(dòng)應(yīng)力及其產(chǎn)生的孔隙水壓力同時(shí)考慮，能夠很好地研究地震對(duì)地面建筑物的穩(wěn)定性和變形的影響。在QUAKE/W軟件中計(jì)算出的地震引起的超孔隙水壓力，可通過SEEP/W軟件分析其消散所需時(shí)間。地震波引起的超孔隙水壓力的消散在震后可導(dǎo)致固結(jié)變形的發(fā)生，可能對(duì)建筑物和邊

16、坡穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。QUAKE/W軟件中的各種模型公式使得QUAKE/W可對(duì)多種領(lǐng)域的問題進(jìn)行分析計(jì)算。利用SEEP/W和SIGMA/W軟件，對(duì)QUAKE/W軟件計(jì)算的孔隙水壓力的分析，可以模擬震后的固結(jié)變形。1. 典型應(yīng)用：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。這些問題包括：巖土堤壩天然巖土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產(chǎn)生超孔隙水壓力的天然近似水平的地區(qū)。2. QUAKE/W軟件的特點(diǎn)：隨著連續(xù)迭代而不斷改變土體特性參數(shù)的等效線性分析阻尼系數(shù)和剪切模量隨著連續(xù)迭代的循環(huán)應(yīng)變而改變）。通過數(shù)據(jù)指針函數(shù)來指定的材料參數(shù)，包括超載修正

17、函數(shù)、剪應(yīng)力修正、循環(huán)次數(shù)、孔隙水壓力、阻尼系數(shù)、剪切模量的衰減等導(dǎo)入地震記錄數(shù)據(jù)，水平和垂直方向加速度隨時(shí)間變化的記錄都可以導(dǎo)入測定導(dǎo)入的地震記錄數(shù)據(jù)的特定區(qū)域的峰值加速度和持續(xù)時(shí)間。邊界條件類型包括X和Y方向的位移、體力、壓力、躍階常數(shù)、應(yīng)力、流體壓力、阻尼，以及模型的自重載荷用于分析土體結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)構(gòu)單元，指定的軸向和彎曲剛度時(shí)可以影響系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)節(jié)點(diǎn)歷史可以顯示位移、速度、加速度的所有值多種方式查看結(jié)果：包括X-Y平面圖形、等值線、變形網(wǎng)格、動(dòng)畫、光譜分析、數(shù)據(jù)表、莫爾圓等查看靜力狀態(tài)、動(dòng)力狀態(tài)時(shí)的大多數(shù)結(jié)果參數(shù)，或者兩種狀態(tài)共存時(shí)的結(jié)果參數(shù)查看位移、速度、加速度的相對(duì)值（有限元

18、結(jié)果）或絕對(duì)值（加入地震記錄數(shù)據(jù)后的結(jié)果）3.與其他軟件的結(jié)合應(yīng)用：1）將QUAKE/W軟件的計(jì)算結(jié)果應(yīng)用于SLOPE/W軟件中的邊坡穩(wěn)定性分析：地面結(jié)構(gòu)由于地震載荷作用而產(chǎn)生的慣性力可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這種震動(dòng)也可能產(chǎn)生超孔隙水壓力。QUAKE/W軟件的計(jì)算出來的動(dòng)應(yīng)力分布狀況和超孔隙水壓力可以代人SLOPE/W軟件中進(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。SLOPE/W軟件使用Newmark格式的變形分析方法來確定屈服加速度和估計(jì)土工結(jié)構(gòu)的永久變形。2）在SEEP/W軟件中計(jì)算QUAKE/W軟件中的超孔隙水壓力的消散：在QUAKE/W軟件中，地震過程中產(chǎn)生的超孔隙水壓力可以代人S

19、EEP/W軟件中用于研究超孔隙水壓力的消散時(shí)間。五、TEMP/WTEMP/W軟件是一款采用有限元法來模擬由于環(huán)境的改變或建筑物、管道施工引起的地基內(nèi)熱量變化的有限元分析軟件。TEMP/W軟件內(nèi)包含了全面的模擬公式，使用用戶對(duì)簡單或者復(fù)雜的地?zé)釂栴}都可以進(jìn)行分析。TEMP/W軟件可用于地下結(jié)構(gòu)、土木工程等問題的設(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)。也能對(duì)水轉(zhuǎn)成冰和冰轉(zhuǎn)TEMP/W軟件內(nèi)的模擬公式可以對(duì)地面溫度變化情況進(jìn)行分析，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。

20、結(jié)構(gòu)溫度高于相變溫度時(shí)，所有的水都是未凍水，當(dāng)結(jié)構(gòu)溫度低于相變溫度點(diǎn)事，部分水將發(fā)生凍結(jié)，為凍水含量減少。對(duì)為凍水含量在相變熱函數(shù)中的靈活定義，使得TEMP/W軟件可以對(duì)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軟件成為一種對(duì)各種不同的地面條件進(jìn)行分析的強(qiáng)大軟件。TEMP/W軟件可以對(duì)幾乎所有的地?zé)釂栴}進(jìn)行建模分析。這些問題包括：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)場跑到下的凍融作用；天然滑冰場和冬季路基等寒區(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

21、溫層的隔熱效果；TEMP/W軟件的特點(diǎn)：TEMP/W軟件可以對(duì)穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)的能量流動(dòng)、截面或平面區(qū)域內(nèi)的二維能量流動(dòng)、三維軸對(duì)稱能量流動(dòng)等問題進(jìn)行計(jì)算分析。這些問題具體包括：邊界條件類型包括溫度和熱流（定值或?yàn)闀r(shí)間的函數(shù)）邊界、熱虹邊界、熱對(duì)流面邊界，以及導(dǎo)入測量好的氣象數(shù)據(jù)。由未凍水含量作變量的相變潛熱函數(shù)；對(duì)每一種土質(zhì)，凍結(jié)和未凍結(jié)時(shí)的體積熱容、為凍水的體積含量都是不同的。當(dāng)節(jié)點(diǎn)溫服的變化量高于指定的變化量時(shí)，自適應(yīng)的時(shí)間步將會(huì)自動(dòng)插入額外的時(shí)間步來計(jì)算。初始條件由先前的分析或節(jié)點(diǎn)溫度常數(shù)得到。TEMP/W軟件用高斯數(shù)值積分算法來求解單元特性矩陣，這種積分包括單元特性在所選點(diǎn)上插值積分和整體

22、積分。這樣，在每一個(gè)插值點(diǎn)上都可以使用不同的材料參數(shù)，材料參數(shù)在所有單元上都可以變化。土體的導(dǎo)熱性溫度變化不同而變化，TEMP/W軟件用一個(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)為是一個(gè)平滑過渡階段。與其他軟件的結(jié)構(gòu)應(yīng)用：測量得到的氣象數(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，也能用能量平衡方法來計(jì)算積雪下的地面溫度，也確定春天時(shí)積雪的融化量。六、CTRAN/W（地下水污染物傳輸分析軟件）CTRAN/W軟件是一款對(duì)污染物通過

23、土層和巖石等滲流介質(zhì)外界環(huán)境中的水體通過地面和地下水的非飽和區(qū)域進(jìn)入地下水體的有限元分析軟件。CTRAN/W軟件內(nèi)包括了全面的模型公式，用戶不僅可以簡單地對(duì)由于水的運(yùn)動(dòng)而引起的微粒運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析，而且可以包括擴(kuò)散、散射、吸附、輻射衰減和密度對(duì)流動(dòng)的依賴性等復(fù)雜過程的問題進(jìn)行分析。CTRAN/W軟件可以應(yīng)用于地質(zhì)構(gòu)造、采礦、水文地質(zhì)學(xué)、農(nóng)業(yè)等工程項(xiàng)目中。CTRAN/W軟件與SEEP/W軟件相結(jié)合，具有與CAD一樣的交互式界面，這兩個(gè)軟件一起使用，可以用來分析污染物的輸運(yùn)。SEEP/W軟件計(jì)算水的流速、水體積含量和水流量，而CTRAN/W則用這些參數(shù)計(jì)算污染物的遷移。在密度對(duì)流動(dòng)的依賴性方面，水

24、的流速由溶解度控制，反過來水速也影響溶解的進(jìn)行，故SEEP/W和CTRAN/W互相關(guān)聯(lián)可以對(duì)密度對(duì)流動(dòng)的依賴性進(jìn)行分析。1、典型應(yīng)用CTRAN/W軟件可以對(duì)幾乎所有的污染物擴(kuò)散問題進(jìn)行建模分析。這些問題具體包括：污染物從積水池表面流動(dòng)問題烴類化合物的溶解污染物的流動(dòng)擴(kuò)散通過巖石裂縫的傳播海水沖入岸邊蓄水池鹽水流動(dòng)垃圾掩埋過程中污染物的遷移2、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址條件隨時(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)

25、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軟件使用吸收函數(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軟件也可以通過由用戶指定區(qū)域內(nèi)的簡單微粒運(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軟件讓微粒移動(dòng)一

26、點(diǎn)距離，這個(gè)距離是由水的體積含量和SEEP/W軟件中計(jì)算出來的水流速度決定。與其他軟件的結(jié)合應(yīng)用在CTRAN/W軟件中調(diào)用SEEP/W計(jì)算出的污染物流動(dòng)速度：在污染物的運(yùn)輸?shù)姆治鲋?，需要得出一個(gè)主要的數(shù)據(jù)就是水流，水的流速可以由SEEP/W軟件中計(jì)算得出。只要流速知道了，就可以在CTRAN/W軟件中對(duì)污染物的運(yùn)輸進(jìn)行分析研究。CTRAN/W軟件和SEEP/W軟件中一起對(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，水流速度放過來也影響溶質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。水流速度從SEEP/W軟件中迭代傳遞到CTRAN/W軟件軟件中，溶質(zhì)濃度從CTRAN/W軟件傳遞到SEEP/W軟件

27、中，這樣就使得CTRAN/W軟件和SEEP/W軟件能夠共同處理流體流動(dòng)對(duì)污染物密度影響的問題。七、AIR/W（空氣流動(dòng)分析軟件）AIR/W是一個(gè)適用分析類似巖石和土這樣的多孔介質(zhì)材料中地下水空氣相互作用的有限元軟件。它全面面簡潔的表達(dá)使用用戶可以分析從簡單的、飽和穩(wěn)態(tài)問題到復(fù)雜的、飽和非飽和時(shí)變問題。AIR/W被廣泛應(yīng)用于巖土工程、土木工程、地質(zhì)學(xué)、采礦等多學(xué)科問題的分析和設(shè)計(jì)。1、飽和非飽和流AIR/W可以被應(yīng)用于飽和非飽和區(qū)域、這一特點(diǎn)也太大大擴(kuò)展了它所能分析問題的范圍。除了可以分析穩(wěn)定流中空氣含量固定的這類一般性問題，對(duì)于飽和非飽和問題，AIR/W也能分析空氣流動(dòng)和滲透過程雖時(shí)間改變這類

28、空氣和水含量改變的問題。AIR/W和TEMP/W耦合，可以解決在凍融土中空氣和水的流動(dòng)問題，在這一過程中考慮了空氣密度隨溫度而改變。2、操作簡便AIR/W軟件中獨(dú)特的類似于CAD處理工藝，允許用戶通過在屏幕上畫計(jì)算區(qū)域來生成有限元網(wǎng)格。用戶還可以交互式的輸入邊界條件和材料屬性。用戶甚至可以用簡單的參數(shù)變量如顆粒尺寸、滲透系數(shù)、飽和含水率和入口空氣值等來定義材料特性函數(shù)。如果出現(xiàn)了錯(cuò)誤，也只需要用Undo命令來進(jìn)行改正。如果已經(jīng)解算完了用戶的滲透問題，AIR/W提供了很多方式來查看計(jì)算結(jié)果。AIR/W軟件的后處理界面可以顯示常用的等值線或任意時(shí)間步計(jì)算出的參數(shù)作坐標(biāo)的平面圖形，如水頭、壓力、基質(zhì)

29、吸力、梯度、速度和傳導(dǎo)率?？諝夂退乃俣认蛄匡@示了流動(dòng)方向和流動(dòng)速率，瞬變情形可以由隨時(shí)間變化的水位線位置來顯示，在交互式對(duì)話框中點(diǎn)擊任意節(jié)點(diǎn)、單位的高斯區(qū)域、水量流出區(qū)可以查看各種計(jì)算參數(shù)。然后，用戶可以把計(jì)算結(jié)果以助于Excel或者word文檔等形式輸出，以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析和應(yīng)用。3、典型應(yīng)用AIR/W可以模擬幾乎所有的地下水問題，包括：土壤水蒸氣預(yù)測系統(tǒng)在隧道支撐和地下水流入過程控制的空氣壓力等問題河岸水滲透影響下的空氣壓力變化問題熱量/密度隨空氣流動(dòng)熱傳在凍結(jié)/融化土壤中（和TEMP/W耦合）吸力現(xiàn)象4、與其它軟件的結(jié)合應(yīng)用AIR/W和SEEP/W軟件同TEMP/W軟件耦合可以模擬由

30、于空氣和水的流動(dòng)而引起的熱量的對(duì)流與傳遞問題。相反，在AIR/W中海考慮了溫度對(duì)空氣密度和壓力的影響，因此，空氣流動(dòng)時(shí)在熱傳基礎(chǔ)上的。AIR/W通過輸入空氣含量和垂直質(zhì)量流量到TEMP/W，TEMP/W返回一個(gè)新的溫度值到AIR/W。這個(gè)過程是在模型定義計(jì)算過程中自動(dòng)完成的。八、VADOSE/W（綜合滲流蒸發(fā)區(qū)和土壤表層分析軟件）VADOSE/W軟件是一款革命性的軟件，可以模擬環(huán)境變化、蒸發(fā)、地表水、滲流及地下水對(duì)某個(gè)區(qū)域的影響。VADOSE/W軟件是一種分析外界環(huán)境中的水體通過地面和地下的非飽和土區(qū)域進(jìn)入地下水體的有限元軟件。VADOSE/W軟件內(nèi)包含了全面的模型公式，使用戶可以對(duì)簡單和復(fù)雜

31、的環(huán)境狀況和地下水滲流相結(jié)合的問題進(jìn)行分析。比如，用戶可以使用VADOSE/W軟件對(duì)由于下雨而引起的地下水滲流問題進(jìn)行簡單的分析，也可以建立一種考慮了雪的融化、植物根部的蒸發(fā)、表面蒸發(fā)、流走、積聚、氣體擴(kuò)散等多種因素影響的非常復(fù)雜的模型來進(jìn)行分析。VADOSE/W軟件可以應(yīng)用于巖土工程、采礦、水文地質(zhì)學(xué)、工業(yè)和民用工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和分析中。對(duì)非飽和土力學(xué)性能的理解對(duì)于，分析邊坡穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)礦床或城市廢棄設(shè)施的覆蓋土層、農(nóng)業(yè)或灌溉項(xiàng)目中的地下水滲流等問題的研究都是非常重要的。地表的環(huán)境狀況，如滲流、蒸發(fā)、蒸騰等對(duì)非飽和區(qū)域和滲流區(qū)域內(nèi)的土體性質(zhì)有很大影響，這已經(jīng)日益引起人們的關(guān)注和認(rèn)識(shí)。事實(shí)上，“

32、非飽和土力學(xué)行為受地表的水流通量狀況的影響，遠(yuǎn)大于受非飽和土區(qū)域厚度的影響?！币虼?，如何確定環(huán)境狀況對(duì)非飽和土區(qū)域的影響，就需要用VADOSE/W軟件來進(jìn)行建模分析了。1.典型應(yīng)用：VADOSE/W軟件是一款革命性的軟件，可以模擬環(huán)境變化、蒸發(fā)、地表水、滲流及地下水對(duì)某個(gè)區(qū)域的影響。應(yīng)用VADOSE/W，可以對(duì)如下的二維熱流邊界條件問題進(jìn)行分析：對(duì)單一或多層土體覆蓋下的礦床和城市廢棄物設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)和監(jiān)控在天然和人造邊坡上用于穩(wěn)定性分析的孔隙水壓力分布狀況，這樣的孔隙水壓力是由氣候變化引起的由農(nóng)業(yè)。灌溉項(xiàng)目或自然系統(tǒng)所決定的滲流、蒸發(fā)、蒸騰速度。預(yù)測氧氣或氡氣在滲流區(qū)內(nèi)的擴(kuò)散和衰減問題設(shè)計(jì)和檢測

33、礦山、城市廢棄物的單層或多層土壤問題自然斜坡、路堤中氣候?qū)紫端畨悍植嫉挠绊懀宕?，進(jìn)一步分析其穩(wěn)定度的變化分析農(nóng)業(yè)。灌溉項(xiàng)目中的蒸發(fā)、滲流及擴(kuò)散相關(guān)的綜合問題預(yù)測氧氣或氡氣及污染物在滲流區(qū)的擴(kuò)散問題2. 操作簡便：在GeoStudio系列軟件中，VADOSE/W軟件業(yè)采用類似于CAD的交互式界面來建模。用戶可以用簡單的參數(shù)變量如顆粒尺寸、飽水傳導(dǎo)性。飽水含量等來定義材料特性函數(shù)。如果出了錯(cuò)，用戶可以用“Undo”命令來改正。VADOSE/W問題建立步驟：1）用鼠標(biāo)或輸入值來建立幾何模型，產(chǎn)生有限元網(wǎng)格，再在模型表面加一個(gè)土層覆蓋并劃分網(wǎng)格。2）指定模型的材料特性，從電子表格中直接粘入氣象數(shù)據(jù)

34、作為模型的邊界條件，或者從數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入氣象數(shù)據(jù)，用戶也可以通過鍵盤敲入用戶自己的數(shù)據(jù)。3 ）將全部的氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用于模型的邊界條件，也可以將邊界條件定義為時(shí)間的函數(shù)，或者可以將溫度、水頭、壓力、全部或部分水流通量、潛在滲流面等指定為確定的值。4 ）VADOSE/W軟件可以自動(dòng)測試數(shù)據(jù)用于敏感性研究，或者生成用戶指定區(qū)域的數(shù)據(jù)。5 ）通過繪制一個(gè)水含量表或指定節(jié)點(diǎn)溫度值來定義模型的初始條件，也可以將已經(jīng)計(jì)算完的數(shù)據(jù)導(dǎo)入，作為模型的初始條件。3. 全面的結(jié)果顯示：1）查看結(jié)果：如果已經(jīng)解算完用戶的蒸發(fā)量問題，VADOSE/W軟件提供多種方式來查看計(jì)算結(jié)果。VADOSE/W軟件的后處理界面可以顯示常用

35、的等值線、或由任意時(shí)間步計(jì)算出的參數(shù)作坐標(biāo)的平面圖形。速度向量可以顯示；流動(dòng)方向和流動(dòng)速率，瞬態(tài)情形可以由隨時(shí)間變化的水位線位置來顯示。在交互式對(duì)話框中點(diǎn)擊任意節(jié)點(diǎn)、單元的高斯區(qū)域、水量流出區(qū)可以查看各種計(jì)算參數(shù)。然后，用戶可以吧計(jì)算結(jié)果以諸如Excel或Word文檔等形式輸出，以便于進(jìn)行進(jìn)一步的分析和應(yīng)用。2）計(jì)算參數(shù)：對(duì)一個(gè)蒸發(fā)量問題進(jìn)行分析師，VADOSE/W軟件可以計(jì)算出的參數(shù)有：降雨量和滲透量，積雪和融化，植物的蒸騰，地面凍融，潛在的和實(shí)際的蒸發(fā)量，地表滲流、徑流和蓄水，表面滲流（流走的和流入的），地下水的回流。特定的計(jì)算參數(shù)有：溫度、總水頭、壓力、壓力水頭、邊界流量、液體速度、氣體

36、速度、含冰量、含水量、氣體壓力、導(dǎo)水率、氣體濃度或流量。土表面的結(jié)果參數(shù)包括（每一時(shí)間間隔或從第一天以后的累積）：降水量、總輻射、潛在蒸發(fā)量、實(shí)際蒸發(fā)量、流出量、流入量、積雪深度、實(shí)際蒸發(fā)量。水平衡的結(jié)果參數(shù)包括：降水量、流出量、邊界流量、蒸發(fā)量、存儲(chǔ)量、水平衡、植物蒸騰。覆蓋土層內(nèi)相互作用的結(jié)果參數(shù)包括：液體流動(dòng)體積、氣體流動(dòng)體積、流過覆蓋層的總體積、流過覆蓋層的氣體總質(zhì)量。4.VADOSE/W軟件的特點(diǎn):基于覆蓋土層厚度和土質(zhì)特性參數(shù)的生成土體單元網(wǎng)格；復(fù)雜土層覆蓋的地質(zhì)巖層建模分析；在求解時(shí)使用自適應(yīng)時(shí)間步長來保證計(jì)算的收斂和每個(gè)天然氣象數(shù)據(jù)的邊界條件；基于顆粒尺寸和其他土質(zhì)輸入函數(shù)，估

37、計(jì)土體的特性參數(shù)使用隨時(shí)更新的全球氣象數(shù)據(jù)庫資料或加入某一特定區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)；可以指定總太陽輻射或潛在水汽蒸發(fā)作為氣象數(shù)據(jù)，或讓VADOSE/W軟件自己估計(jì)能量成分；提供與DXF、WMF、EMF或BMP格式文件的接口，并可以將計(jì)算結(jié)果以這些文件格式輸出；在不同文件和窗口之間剪切、粘貼數(shù)據(jù)計(jì)算邊界面上的流量：對(duì)滲流區(qū)域進(jìn)行建模分析的關(guān)鍵問題是預(yù)測準(zhǔn)確的面邊界條件。VADOSE/W軟件通過地?zé)?、溶質(zhì)和蒸氣流動(dòng)與實(shí)測氣象數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法來計(jì)算邊界面上的流量。VADOSE/W軟件的突出特點(diǎn)就是對(duì)真實(shí)的水汽蒸發(fā)問題進(jìn)行預(yù)報(bào)，把土中水的應(yīng)力狀態(tài)作為水汽蒸發(fā)函數(shù)的變量進(jìn)行計(jì)算，而不是簡單地用土中水含量、蒸發(fā)

38、時(shí)間作為水汽蒸發(fā)函數(shù)的變量或用戶自己根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出的公式來處理。VADOSE/W軟件用嚴(yán)格的Penman-Wilson方法來計(jì)算真實(shí)的水汽蒸發(fā)，Penman-Wilson方法把土中水壓力和應(yīng)力分布作為蒸發(fā)函數(shù)來進(jìn)行處理。這僅限于對(duì)二維問題做相當(dāng)近似的模擬計(jì)算，VADOSE/W軟件把流行的SoilCover程序基礎(chǔ)上拓展為能夠處理二維問題。真實(shí)的和隱藏的蒸發(fā)：只有當(dāng)土體飽和時(shí)實(shí)際的蒸發(fā)和隱藏的蒸發(fā)才能相等，如果地表土體不飽和時(shí)，真實(shí)的蒸發(fā)率遠(yuǎn)小于隱藏的蒸發(fā)率。氣體運(yùn)輸：VADOSE/W軟件包含的公式軟件可以對(duì)氧氣和氡氣的瞬時(shí)二維擴(kuò)散、可溶性和衰減問題進(jìn)行分析，氧氣和氡氣的這些行為可以改變地基中的熱合水汽狀況。氣體輸運(yùn)可以與熱合質(zhì)量輸運(yùn)一起進(jìn)行求解分析，根據(jù)預(yù)先設(shè)定和用戶自己輸入的濃度邊界條件，VADOSE/W軟件可以確定地基中的氣體濃度和質(zhì)量的流入流出。5. 與其它軟件的結(jié)合應(yīng)用：將VADOSE/W軟件計(jì)算出的孔隙水壓力應(yīng)用于SLOPE/W軟件中用有限元法計(jì)算孔隙水出的壓力，可以用于穩(wěn)定性分析中隊(duì)蒸發(fā)量效果的建模分析。比如，在穩(wěn)定性問題分析中，用戶可以對(duì)由于水汽蒸發(fā)引起的孔隙水壓力隨時(shí)間的變化進(jìn)行分析。用戶也可以在CTRAN/W軟件中調(diào)用VADOSE/W軟件計(jì)算出的數(shù)據(jù)來分析污染物的輸運(yùn)問題。Seep3D（三維滲流分析軟件）Seep3D軟件將強(qiáng)大