基于MidasGTS方案數(shù)值分析(二維)

基于MidasGTS方案數(shù)值分析（二維）四川雙龍±800千伏換流站大件運(yùn)輸?shù)缆沸迯?fù)工程治理方案二維數(shù)值分析結(jié)果1、基于MIDAS/GTS邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬軟件簡介巖體作為一種地質(zhì)結(jié)構(gòu)體，具有非均質(zhì)、非連續(xù)、非線性等特點(diǎn)，而且加卸載條件和邊界條件都相當(dāng)復(fù)雜，用傳統(tǒng)的解析方法求解并不容易，而數(shù)值分析方法的主要特點(diǎn)是能夠很好的考慮介質(zhì)的非線性、各向異性和受到其他外界因素影響下的性質(zhì)變化，解決了經(jīng)典解析法在分析過程中存在的一些問題，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值分析方法現(xiàn)已成為解決地下工程圍巖穩(wěn)定性問題的有力工具，特別是在評(píng)價(jià)工程活動(dòng)或自然因素對(duì)周圍環(huán)境的影響方面日益表現(xiàn)出其優(yōu)勢，常用的數(shù)值分析方法有：有限元法、有限差分法、邊界元法、離散元法等。在一些發(fā)達(dá)國家，早在二十世紀(jì)中期就開始出現(xiàn)一些功能強(qiáng)大的分析系統(tǒng)，這其中就有著名的NASTRAN有限元分析系統(tǒng)。后來又出現(xiàn)了包括PAFEC、SYSTUS、ANSYS、FLAC、FLAC3D、MIDAS/GTS在內(nèi)的一大批分析軟件。本次模擬采用邁達(dá)斯公司開發(fā)的巖土工程專用分析軟件GTS。韓國邁達(dá)斯（MIDAS）公司開發(fā)的巖土工程有限元分析軟件GTS（巖土與隧道分析系統(tǒng)）代表了當(dāng)前工程軟件發(fā)展的最新技術(shù)，在隧道工程與特殊結(jié)構(gòu)領(lǐng)域?yàn)槲覀兲峁┝艘粋€(gè)嶄新的解決方案。自從1989年以來，MIDAS公司致力于有限元分析與仿真方面的研究，而GTS就是在其基礎(chǔ)上發(fā)展而形成的，其全新的操作界面和三維分析功能，為巖土工程師提供了強(qiáng)有力的解決方案。該軟件作為巖土專業(yè)通用有限元軟件，MIDAS/GTS為用戶提供了幾乎所有的巖土分析，其中包括：線性靜力分析、非線性靜力分析、施工階段分析、固結(jié)分析、穩(wěn)定流分析、非穩(wěn)定流分析、動(dòng)力分析以及邊坡穩(wěn)定分析等。并且該軟件具有CAD水準(zhǔn)的三維幾何建模功能，幾乎能建成和實(shí)際情況非常類似的模型，經(jīng)過驗(yàn)證的各種分析功能快速準(zhǔn)確的有限元求解器，自動(dòng)劃分網(wǎng)格、映射網(wǎng)格等高級(jí)網(wǎng)格劃分功能，以及完美的圖形輸出功能。其獨(dú)特的Multi-Frontal求解器能為我們提供最快的運(yùn)算速度，這也是最強(qiáng)大的功能之一；在后處理中，能以表格、圖形、圖表形式自動(dòng)輸出簡潔實(shí)用的計(jì)算書。MIDAS/GTS已經(jīng)通過了QA/QC質(zhì)量管理體系認(rèn)證，能確保計(jì)算結(jié)果的精度和質(zhì)量。2、治理方案數(shù)值模擬2.1數(shù)值模型的建立2.1.1工程概況工點(diǎn)位于宜賓市打漁村碼頭（重件碼頭）至小岸壩段，距打漁村碼頭西南800m處，該路段屬于宜賓縣建設(shè)管理區(qū)域，復(fù)龍站大件運(yùn)輸時(shí)利用原有道路進(jìn)行運(yùn)輸，未對(duì)該段進(jìn)行改造，為三級(jí)公路，混凝土路面，路面寬度約6.5m，右側(cè)為陡坡，坡度近乎直立，高約19m,現(xiàn)有路基垮塌使部分路面處于懸空狀態(tài)，長度約19m,給行車帶來嚴(yán)重安全隱患，路基靠河側(cè)有一根天然氣管道，目前路面已經(jīng)設(shè)置路障，只容許車輛半幅通過，公路右下方打漁村碼頭在建工地。場地可見基巖出露，為侏羅系上沙溪廟組泥質(zhì)粉砂巖，巨厚狀，強(qiáng)風(fēng)化層厚約1?3m,覆蓋層為第四系全新統(tǒng)殘坡積碎石土，厚約1?3m。該工點(diǎn)半邊路基坍塌，設(shè)計(jì)的治理方案為：綜合采用擋土墻+抗滑樁方法。設(shè)計(jì)路基治理長度為22.0m。2.1.2治理區(qū)域現(xiàn)狀通過對(duì)工程區(qū)的現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查和提供的勘察報(bào)告，該工程區(qū)位于四川中坳陷區(qū)之川東南褶皺束，地貌類型為構(gòu)造侵蝕中低山地貌，自然邊坡約30?40°，公路內(nèi)側(cè)為山體，右側(cè)為陡崖，坡度近乎直立，坡高約19m，下方為在建打漁村碼頭工地，圖1為勘察報(bào)告所提供的現(xiàn)場照片。圖1現(xiàn)場照片2.1.3計(jì)算力學(xué)模型數(shù)值計(jì)算模型：數(shù)值模擬的可靠性一定程度上取決于所選取的計(jì)算模型。計(jì)算域的大小對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果有重要影響，計(jì)算域取的太小容易影響計(jì)算精度及可靠性，但如果計(jì)算域取的太大又使單元?jiǎng)澐诌^多，受計(jì)算機(jī)容量限制往往會(huì)給計(jì)算帶來困難，因此計(jì)算域要取得適中，既要保證工作的順利進(jìn)行，又要保證計(jì)算結(jié)果具有一定的準(zhǔn)確性。根據(jù)支護(hù)范圍，建立長X高=60mX58m的二維數(shù)值模型。所建立的實(shí)體模型見圖2所示，基本上與實(shí)際情況接近，這樣能確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。MIDAS/GTS具有自動(dòng)劃分網(wǎng)格、映射網(wǎng)格等高級(jí)網(wǎng)格劃分的功能，建立了單元體數(shù)為3755個(gè)的數(shù)值模型，單元網(wǎng)格劃分后見圖3所示。圖2實(shí)體模型圖3單元網(wǎng)格圖邊界約束：計(jì)算域邊界采取位移約束。由于影響范圍有限，在治理區(qū)較遠(yuǎn)處巖土體位移值將很小，可將計(jì)算模型邊界處位移視為零。因此，計(jì)算域邊界采取位移約束，即模型底部所有節(jié)點(diǎn)采用X、y、z三個(gè)方向約束，XZ所在平面采用y方向約束，yz所在平面采用x方向約束。2.2計(jì)算參數(shù)該工程的計(jì)算參數(shù)根據(jù)勘察報(bào)告提供的數(shù)值結(jié)合相關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)確定，如表1.1。表1.1材料參數(shù)一覽表材料素填土風(fēng)化巖樁和冠梁擋土墻2.3模擬結(jié)果分析E/MPa口c/MPa?/°301.75X1043.1X1042.55X1040.40.220.20.28