GTS模拟暗挖地铁车站开挖二维分析

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1、暗挖地铁车站开挖模拟分析MIDAS/GTS一、建立模型1. 新建一项目时，首先选择模型类型（2D）,选择分析平面，最主要的是注意单 位系统，选择适当的单位系统，方便后期参数输入等。2. 导入DXF文件时候前，首先在DXF图上画出后期不同开挖步序截面（台阶）的 辅助线、不同构件分界线以及分段施工的辅助线等，以便于后期划分不同的网格，分 别赋予参数。总而言之，几何建模后才进行网格划分，那么划分网格后发现问题再修 改相应的几何形状会使几何模型与网格间失去相关性，可能的话划分网格后不要修改 几何模型。3. 导入DXF之前，在CAD中将图形按GTS中的单位系统，按1:1进行缩放。4. 导入DXF时对几何

2、图形进行操作：（1）几何检查检查重复输入删除重复的线。（2）几何曲线交叉分割 对线进行交叉分割。（3）几何删除删除面线搜索短线后进行删除，然后重新画线或者合并线（设 置短线的容许长短，通过查看功能，仔细查找短线，先对需要合并的短线进行合并， 最后再进行删除）。（4）几何形状颜色对几何图形中所有的线条进行颜色随机显示，通过仔细查看 图形颜色，查找不该断的地方有断开的现象需要重画或者合并线，在该断开的地方没 有断开的，通过几何曲线二维延伸和交叉分割命令对线条进行修改。以上步骤都主要通过检查线条的重复，线条是否合理断开，合理连接，线条是否 重复，以及是否存在不必要的短线等，来为更好、更准确的划分网格

3、做准备。二、生成分析所用参数：（该部分也可在未导入DXF图形之前进行定义）1、模型特性属性 输入所需分析参数。2、土层采用,平面应变”单元模拟、初支采用,梁”单元模拟、各种结构构件 均采用,平面应变”单元进行模拟。3、选择合理的“模型类型”，以及输入相应,模型类型”所需参数。4、对初支的界面特性进行合理输入。5、此处要注意初支喷混有时间效应，分为软喷和硬化后初支两种情况定义。6、对超前加固土体进行参数输入，对结构构件（二衬、梁、板、柱）的材料进 行定义。三、生成网格1、为了后续开挖、施工构件等方便，在生成网格时，需对所生成网格进行合理 分组，并合理命名。2、为了更好的计算结构，合理划分网格很有

4、必要，需要在结构构件处网格划分 小、密些，远离构件处划分的大、疏些。通过网格 网格尺寸控制线-命令，对网格 进行播种，可以通过网格 网格尺寸控制显隐网格播种信息对网格播种信息进行预 览。3、通过网格自动划分网格平面对结构以及土体模型进行网格划分，注意对每 一个网格组属性选择和合理命名。4、为了配合后期施工模拟，构件处可以分每个小区域进行开挖，要分别编组，合理命名，以备后期施工构件所需（例如“开挖中板”、,开挖拱顶二衬”等）；或者 先进行统一划分网格，通通过目录树中的网格组 新建网格组（右键）网格组包括/ 排除网格组项对网格进行细致分组（勾选从其他网格组中删除）。5、生成喷射混凝土网格，由于需要

5、与上一阶段里生成的二维网格共享节点，所 以使用析取功能生成网格。模型 单元 析取单元选折,线”形状，选择表示初 支的几何线，选择“软喷”的初支属性，此处为了后期分段拆除初支，对初支进行分 组析取，并合理命名网格组。6、对超前加固土层，结构构件的设置：对所属网格组进行复制，以备施工时激 活/钝化不同组的单元。网格网格组复制网格组合理命名所复制的网格组（例如可 以加（“施作”二字）命名等）。用节点合并功能（模型 节点合并）功能，将二次衬 砌时需激活的单元与岩土单元连接的节点合并（这样，单元位置是重复的，单元的节 点编号是不重复的，激活时生成新的刚度矩阵），注意节点合并处理方法（与施工阶 段设置相关

6、）：A、施工阶段设置为KW1; KW2+CQ1; KW3+CQ2;直接将岩体与复制出衬砌单 元显示出来，选模型/节点/合并，选择所有显示节点即可。B、施工阶段设置为KW1; CQ1; KW2; CQ2;首先将复制出衬砌1和岩体取出 合并节点，将复制出衬砌1、衬砌2和岩体取出合并节点；7、对所复制的超前加固以及结构构件进行参数修改。模型单元修改参数选择 所复制的网格组，选择需要修改后的属性。四、模型分析1、模型边界支承对模型的边界进行UX，UZ的约束。2、喷射混凝土随着施工阶段的进行由软岩变为硬岩。为了在模型中模拟这一过 程设定修改单元属性边界条件。模型 边界 修改单元属性分组选择需要硬化的 喷

7、混单元，进行分组命名，以方便施工中激活/钝化不同组的单元。3、加荷载和自重。模型荷载自重（或其他加荷载方式），注意输入合理的荷载 名称。4、检查模型的自由边，网格 检查网格查看模型中是否存在自由边。如果存在 自由边，可以通过合并节点功能（模型 节点合并）进行处理。5、定义施工阶段（模型 施工阶段定义施工阶段），在阶段名称中，合理命名 阶段；阶段类型选择施工；定义第一阶段，在组数据的目录树里选择单元 前期定 义的需要开挖的所有土层（开挖）网格，拖动选中的网格组移动到激活数据，通过在 对话框下端将显示单元指定为激活来在画面上显示各施工阶段激活的单元；拖动 组数据的目录树里的荷载和边界条件来激活荷载

8、和边界；由于第一个施工阶段是为了 求初应力，所以有必要将第一个施工阶段的结果位移初始化，为此勾选位移清零（此 处已激活/钝化的单元，在再次钝化/激活之前，一直保持其状态）。定义第二阶段， 超前加固地层，拖动超前加固地层的边界到激活栏即可，定义第三阶段，开挖1与2, 拖动所有1与2导洞开挖部分的网格组到钝化数据栏，为了不让由于开挖而发生的不 平衡内力一次性加载在开挖阶段上，所以使用LDF（荷载释放系数），例如在开挖边界 荷载释放系数对话框中当前阶段后为 0的那行的释放荷载系数处输入 0.4，在 开挖边界荷载释放系数对话框中当前阶段后为 1的那行的释放荷载系数处输入3 在开挖边界荷载释放系数对话框

9、中当前阶段后为2的那行的释放荷载系数处输入 3（表示开挖阶段加载整体的0.4，然后初期支护阶段加载0.3,初支硬化阶段加 载0.3）；定义第四阶段，施作1与2导洞的初期支护，将1与2初期支护的网格组激活即可；定义第五个阶段，1与2导洞的初期支护硬化，将1与2导洞的初期支护 硬化的边界激活；，依次施工完3与4、5与6、7与8各导洞，再通过对施作 构件进行激活，拆除支护进行钝化来施工完本车站模型。6、定义分析工况。分析 分析工况添加，完善分析名称、选择分析类型施工阶段，点击分析控制的按钮，确认最后计算阶段是否指定为最后阶段，勾选 应力分析初始阶段，确认应力分析初始阶段是否指定为第一阶段。选择分析 分 析来运行分析。