<p>一、概述</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;排水棱体是在土石坝坝趾处用沙、碎石和块石堆砌成棱形体的排水设施，又称堆石排水、滤水锥形体、排水坝址。排水棱体在很多水利水电设计的土石坝中得到广泛的应用，主要作用包括：①有效降低坝体浸润线；②防治坝坡土料渗透变形；③支撑下游坝坡，提高坝体稳定性；④防护下游坝坡坡脚不受尾水冲刷。&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667447740892844.png" alt="image.png" width="456" height="170" style="width: 456px; height: 170px;"/></p><p style="text-align: center;">图1：排水棱体构造示意图</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;此处我们使用Optum G2 软件建模模拟当有无排水棱体时，土石坝中的浸润线有何不同。</p><p>二、建模</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;基本模型如下，区域1渗透系数为1m/天，区域2渗透系数为0.3m/天，坡脚排水棱体渗透系数100m/天。上游水位齐坝顶，下游不设置水力边界条件，既下游边界可以自由渗流。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667447994154442.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图2：无排水棱体模型</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667448015253222.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图3：有排水棱体模型</p><p>三、分析结果</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;当土石坝不设置排水棱体时，坝体内浸润线如图4所示，当设置排水棱体时，坝体浸润线如图5所示，由此可见，当坝后坡脚采用排水棱体设置时，可以有效降低坡内浸润线的高度。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667448041908900.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图4：无排水棱体浸润线位置</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667448056787541.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图5：有排水棱体浸润线位置</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;在G2中，除了通过改变排水棱体区域材料的渗透系数来模拟棱体作用之外，还可以不改变材料参数，直接通过设置水力边界条件实现相同的效果，在棱体两边设置固定水压力Ps=0，如下图所示：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667448096897889.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图6：给排水棱体设置水力边界条件</p><p>得到结果如下:</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667448114981603.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图7：设置水力边界条件后渗流分析结果</p><p>图7结果跟图5比较，除了排水棱体区域外，坝体内的浸润线形状和位置基本一致。</p><p>&nbsp;</p><p>如果对土石坝自由面渗流模拟感兴趣，还可以查看库仑问答官网G2案例37，该案例讨论了材料在不同渗透性，及各向异性情况下的流量和浸润线分布。</p><p><a href="https://wen.kulunsoft.com/dochelp/1797">案例37：土坝的自由面渗流</a></p><p><br/></p>

<p>1.项目简介</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;某基坑临近高铁车站，车站外有多条铁路线路，基坑开挖将会对原有线路的水平方向位移及竖向沉降有一定影响，为确定基坑不同施工阶段对线路的影响程度，采用Optum G2 进行数值模拟分析。选取模拟断面位置如图1所示，该断面依次穿过5条铁路轨道，轨道与基坑边缘距离分别按13m、19m，24m，28m，50m考虑。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667444979517485.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1：模拟断面位置</p><p>2.建模说明</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;土层模型采用HMC（硬化摩尔-库仑）模型模拟，支护结构中的钻孔灌注桩、立柱和横撑按照板单元模拟，混凝土等级为C30，桩和柱的尺寸按1m直径考虑，支撑的尺寸按0.8m*0.8m的方形断面考虑。基坑边界处限制X和Y方向的位移。在基坑外地表设置结果截面，在铁路所在位置设置结果点以查看铁路的沉降情况。最终模型见图2。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667445007257829.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图2：基坑模型</p><p>其中，岩土体本构模型计算参数取值见表1，横撑和立柱参数取值见表2。</p><p style="text-align: center;">表1：岩土体参数取值</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667445039944989.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">表2：结构计算参数</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667445060580115.png" alt="image.png"/></p><p>3.工况阶段设置</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;共设置6个工况阶段：</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;工况1：计算初始地应力；</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;工况2：添加钻孔灌注桩；</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;工况3：添加立柱和第一道横撑；</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;工况4：开挖第一层至标高-6.6m；</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;工况5：添加第二道横撑；</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;工况6：开挖至底板高程-10.6m；</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;工况7：添加底板（参数取值同支撑）。</p><p>4.分析计算结果</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;在结果截面中点击预设好的5个结果点，可以查询不同位置铁路轨道的最终水平位移和最终沉降。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667445104396530.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图3：工况5结果截面上竖向沉降分析</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667445124231018.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图4：工况5结果截面上水平位移分析</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667445153707998.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图5：工况7结果截面上竖向沉降分析</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1667445177340925.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图6：工况7结果截面上水平位移分析</p>

<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;Optum G2的源文件*.g2x可以用matlab直接打开，用户也可以通过matlab调用G2进行分析计算，实现诸如批处理、可靠性分析以及快速绘制图表等操作。近期有不少G2的用户在学习了相关操作视频后，仍然存在一些疑问，本篇文章针对提问较多的一些问题进行说明，并给出相应的解决方案，希望能给到大家一定帮助。</p><p><strong>1、Matlab报错“An unexpected error occurred while reading the project file.”</strong></p><p>原因一：源文件有中文字符</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;查看命令行窗口提示，可以看到“Invalid character in the given encoding. Line 6, position 13.”，查看源文件发现在第六行出现中文字符</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1636593055771012.png" alt="image.png" width="270" height="25" style="width: 270px; height: 25px;"/></p><p>解决办法：将G2程序的语言状态从中文切换到英文，源文件在英文界面下建模。</p><p>原因二：源文件有不可识别的其他字符</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;查看命令行窗口提示，可以看到“Input string was not in a correct format.”，</p><p>查看源文件，可以发现“$X$”符号替换出错。</p><p>解决办法：检查替换过变量的源文件，看是否执行运算的源文件有不可识别的其他字符。</p><p>原因三：生成的模型有误</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;查看命令行窗口提示，可以看到“Object reference not set to an instance of an object.”，</p><p>然后使用Optum G2直接打开运行程序“Run.g2x”，会遇到提示</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1636593203188348.png" alt="image.png" width="253" height="170" style="width: 253px; height: 170px;"/></p><p>说明在替换掉某些参数后，模型出错。</p><p>解决办法：最常见的原因是模型的某个端点坐标超出允许范围，不能形成封闭模型，检查替换后的坐标数值，改到合理区间以内建模。</p><p><strong>2、Matlab报错“无法打开文件 logfile.m。No such file or directory。”</strong></p><p>原因：没有生成logfile.m文件。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;这是很多用户参考视频操作之后都会遇到的一个问题，不知道logfile文件该怎么生成，实际上这是提示程序没有进行到调用G2计算的那一步，这个logfile.m文件其实就是G2的运行日志，没有该文件意味着G2程序并没有运行。</p><p>解决办法：参考问题1，查看源文件是否有不可以编译的汉字或者其他字符，在英文界面重新建模；尝试将执行文件路径改为纯英文路径。</p><p><strong>3、Matlab报错“调用 &quot;resread&quot; 时,未对输出参数 &quot;R&quot; (可能还包括其他参数)赋值”</strong></p><p>原因：没有生成logfile.m文件或者logfile.m文件中没有“BEST STRENGTH REDUCTION FACTOR =”相关字段。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;这个报错并不是“resread”函数的返回值没有定义，而是调用函数后，没有得到返回数值。</p><p>解决办法：参考问题2检查源文件是否不可编译；或者确保源文件在G2程序中能正常运行后，重新保存源文件。</p><p><br/></p><p>除了以上提到的几个问题外，也欢迎大家继续反馈使用matlab调用G2时遇到的其他问题及相应的解决方案，我们后面也会持续更新本文内容。</p><p><br/></p>

<h4>1.1有限元网格划分</h4><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292102736371.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-1 预压堆载图</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292108939474.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-2 有限元网格划分</p><p>&nbsp;岩土材料分析采用摩尔库伦本构模型，塑料排水板间距1m，排水板竖向经过粉质粘土、淤泥加粉砂、砂质粘性土。有限元网格数量为2000，由软件自动划分。</p><h3>1.2施工工况模拟</h3><p>本次分析采用了如下模拟工况：</p><p style="text-align: center;">表1&nbsp; 数值计算模拟工况表</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292441229770.png" alt="image.png"/></p><h3>1.3计算说明</h3><p>计算模型左右宽度为40m，土体弹性模量、泊松比、渗透系数采用工程类比法，选择经验值输入。预压堆载采用高2.7m，宽3.5m的等效刚性体进行模拟，后面的铁路路堆载，取轨道荷载p2与列车荷载p3的合力，为68.03kPa。</p><h4>1）固结沉降计算（塑料排水板+预压法处理地基沉降）</h4><h4 style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292120168485.png" alt="image.png"/></h4><p style="text-align: center;">图1-3 填筑完成之后竖向位移云图（-20.47cm）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292125750424.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-4 预压完成之后竖向位移云图（-40.22cm）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292130840947.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-5 运营（10年）竖向位移云图（-45.45cm）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292136400529.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-6 固结度100%时竖向位移云图（-45.8cm）</p><p>堆载完成之后（堆载时间为4个月），最大沉降为20.47cm；预压完成之后（预压时间为12个月），最大沉降为40.22cm；预压完成之后，用车辆荷载代替预压堆载，运营10年之后，最大沉降为45.45cm；当地基土的固结度达到100%时，其总沉降为45.80cm。</p><p>由数值分析结果可知，施工期沉降为40.22cm，工后总沉降为5.58cm。</p><h4>2）地基承载力计算</h4><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292149613828.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p style="text-align: center;">图1-7 初期地基承载力（72.24kPa）——孔压未消散</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292154247861.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p style="text-align: center;">图1-8 初期地基承载力网格<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292163474183.png" alt="image.png"/> </p><p style="text-align: center;">图1-9 孔压消散后地基承载力（120.4kPa）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1630292169251061.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1-10 孔压消散后地基承载力计算网格</p><p>地基承载力计算可以分为两种情况，第一种就是短期承载力，第二种是长期承载力。</p><p>短期承载力，就是在地基上加荷载之后，会产生超静孔压，而粘性土等无法及时排水，孔压消散较慢。由于超静孔压的存在，使得地基承载力强度会比手算的承载力低很多。图1-7是孔压未消散的情况，图1-8是自动划分的网格，可以根据计算结果，多次自动迭代调整网格。</p><p>图1-9是极限分析的剪切耗散图，图中高亮区域就是地基破坏区域。可以看出，破坏面在淤泥加粉砂层。有限元计算的孔压消散之后的地基承载力为120.4kPa。</p><p><br/></p>

<p><strong>项目名称</strong>：某软土地区填方路堤地基处理设计</p><p><strong>使用软件</strong>：Optum G2</p><p><strong>项目简介</strong>：某道路通过软土地区，路堤坐落于淤泥层上，该区域淤泥层厚度约20m，其下地层分别为淤泥质土和中粗砂，设计采用多种地基处理措施，其中一种为塑料排水板+水泥搅拌桩联合处理方式。塑料排水板伸入下部淤泥质土中，作用是降低填方引起的超静孔隙水压力；水泥搅拌桩直径0.5m，布置于填方路堤下方，起到提高地基承载能力和增强土体综合抗剪强度的作用。采用Optum G2建模方便，排水板采用固定超静孔隙水压力边界条件模拟，水泥搅拌桩可采用线弹性材料或摩尔-库仑材料模拟，既可以分析整个施工过程中的地基变形、超静孔压消散、地基固结，也能实现地基承载能力的评估和地基整体稳定性的计算分析。</p><p><strong>软件优势</strong>：网格自适应，多个工况实现不同计算需求。<br/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489677709945.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1：基本计算模型</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488262176142.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图2：G2中建立模型</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488367744010.png" alt="image.png"/>&nbsp; &nbsp;</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488408867409.png" alt="image.png" width="267" height="54" style="width: 267px; height: 54px;"/></p><p style="text-align: center;">图3：第一次加载后的竖向位移</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488555880376.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; <img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488577479261.png" alt="image.png" width="260" height="59" style="width: 260px; height: 59px;"/></p><p style="text-align: center;">图4：第一次加载后的超静孔隙水压力分布</p><p><br/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488723410134.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616488746442463.png" alt="image.png" width="248" height="50" style="width: 248px; height: 50px;"/></p><p style="text-align: center;">图5：长期的竖向位移</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489135302769.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: left;">&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489155563210.png" alt="image.png" width="250" height="48" style="width: 250px; height: 48px;"/></p><p style="text-align: center;">图6：长期的孔隙水压力分布</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489237355102.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489259594731.png" alt="image.png" width="243" height="56" style="width: 243px; height: 56px;"/></p><p style="text-align: center;">图7：场地外围地表以下某深度的竖向位移</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1616489399236876.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图8：第二次加载后的整体稳定性分析</p>

<p>Optum G2作为一款实用的岩土数值分析软件，支持批处理操作，即允许用户一次性运行（分析）多个源文件。下面简述使用方法：<br/></p><p>1、<strong>批处理操作流程</strong></p><p>打开G2——点击菜单栏“文件”——点击“运行批处理”——选择需要运行的文件后确定，软件即自动开始对用户选择的文件进行分析运算。</p><p>2、<strong>批处理支持的分析内容</strong></p><p>批处理支持G2的所有分析内容，包括极限分析、弹塑性分析、渗流和固结分析等。但需要注意的是，如果所选文件的某些工况没有选择，则批处理将不进行计算，比如下图所示，1-7个工况中，批处理的时候只有1,2工况会计算，而其他工况没有选上，批处理则不进行分析。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1614157169445135.png" alt="image.png" width="353" height="289" style="width: 353px; height: 289px;"/></p><p>3、<strong>批处理过程的查看</strong></p><p>开始运行批处理之后，在软件的工况管理器界面中会另外出现一个正在“运行批处理”的按钮，如下图所示，当批处理运行完成或者中断后，该按钮自动消失。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1614150711468706.png" alt="image.png"/></p><p>在批处理运行过程中，单击该按钮，会弹出批处理日志，同样在结果中点击批处理日志，也可以查看批处理的运行过程。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1614150738912926.png" alt="image.png"/></p><p>4、<strong>批处理结果的查看</strong></p><p>当批处理运行完成之后，源文件不会有变化，但在源文件所在文件夹中，会生成“文件名.result.g2x”的文件，这里的文件名和源文件相同，例如：</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1614158479118469.png" alt="image.png" width="273" height="106" style="width: 273px; height: 106px;"/><br/></p><p>批处理运行的结果均在生成的带result后缀的文件中进行查看。</p><p>需要说明的是，软件不支持对结果文件进行批处理，即上图所示的文件1.result.g2x和2.result.g2x在运行批处理之后是没有任何结果的。</p><p><br/></p><p>如果用户需要处理的文件即使使用了批处理还是显得多的话，那么可以使用matlab脚本调用G2进行批量建模和分析。后续将带来相关的操作教程，感谢大家的关注。</p>

<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Optum G2是一款专注于解决岩土工程问题的数值分析软件，可靠性分析也是其自带的一个功能。G2的可靠性分析是基于参数的空间变异性和随机性，这里的参数不仅包括岩土材料参数，而且还可以考虑支护结构的强度不确定性。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1606478819524352.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1：在G2中分别定义土体材料和支护结构参数的随机分布</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 和传统的岩土工程可靠性分析相比，G2在分析中有两大显著特点：</p><p><strong>1、极限分析+随机有限元的分析方法</strong></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 可靠性分析方法众多，包括一次二阶矩法，蒙特卡洛法，随机有限元法等，其中蒙特卡洛法既可以单独使用，又可以和随机有限元联合运用。使用随机有限元法的优势在于可以分析具体问题的可靠性，尤其对于不方便求解解析解的复杂模型。但受制于有限元方法本身的收敛性、计算效率等问题，随机有限元的应用并不广泛。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 而Optum G2提供了一种有效的解决方案，即极限分析+随机有限元的分析方法，采用<a href="https://wen.kulunsoft.com/dochelp/1887" target="_self">极限分析</a>可以快速计算边坡或基坑的安全系数，以及地基的承载能力，模型收敛性强，不拘泥于本构模型的选择，使得可靠性分析更加方便。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 具体来说，G2先根据相关参数的概率分布模型，使用蒙特卡洛方法产生若干个随机数，再通过Karhunen-Loeve(简称K-L)展开式，进行随机场的模拟，得到每一次模拟的参数的空间分布，最后利用极限分析的方法进行求解。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1606477387416608.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图2：随机参数的生成</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 此外，根据软件的种子设置用户可以回溯任意一次的模拟结果。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1606477585652379.png" alt="image.png" width="357" height="137" style="width: 357px; height: 137px;"/></p><p style="text-align: center;">图3：随机分析参数设置</p><p><strong>2、判断最有可能的破坏模式</strong></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 岩土工程可靠性分析的重点在于求得破坏概率和可靠度指标，以帮助判断工程是否可靠。除此之外，G2的可靠性分析还可以判断具体问题可能的破坏模式。具体来说，首先进行多次的蒙特卡洛模拟，然后软件计算每一次模拟的滑动体的体积，最后通过统计分析，并以此判断最可能的破坏模式。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 如图4-图6展示的就是某地基的三种不同破坏模式对应的滑动体的体积，图7是1000次模拟的统计结果，可以看出滑动体体积在10m³/m左右出现的次数最多，说明图5的破坏模式是最可能发生的类型。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1606473291168626.png" alt="image.png" width="462" height="188" style="width: 462px; height: 188px;"/></p><p style="text-align: center;">图4：第12次模拟，滑动体体积2.1m³/m</p><p style="text-align: center;"><br/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1606477874197914.png" alt="image.png" width="463" height="172" style="width: 463px; height: 172px;"/></p><p style="text-align: center;">图5：第44次模拟，滑动体体积12.2m³/m</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1606477939200547.png" alt="image.png" width="467" height="179" style="width: 467px; height: 179px;"/></p><p style="text-align: center;">图6：第107次模拟，滑动体体积25.2m³/m<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1606473793687672.png" alt="image.png" width="405" height="299" style="width: 405px; height: 299px;"/></p><p style="text-align: center;">图7：1000次模拟滑动体（被动区）体积的统计结果</p>

<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;在OptumG2软件中，涉及到水力分析时有三类水分特征曲线模型：</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; （1）线性<br/>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; （2）双曲正切</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; （3）Van Genuchten<br/>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;很多初步学习软件的工程师可能不太了解其含义和区别，在这里推荐大家拜读《非饱和土力学》卢宁，William J.L著一书的第12章详细了解其概念和意义。如果想要了解如何进行试验，当然相关的论文是非常多的，这里推荐《非饱和土力学》陈仲颐译。通过阅读能够了解水分特征曲线的含义和获得方法。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; OptumG2中给出的三类模型，代表这由单参数线性到多参数曲线的三类模型。此前两种均为单一参数控制斜率的曲线，Van Genuchten为应用非常广泛的双参数模型。在软件的材料手册的第14页，我们能够比较直观地通过曲线进行了解。</p><p style="text-align: center;">&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1596725082194111.png" alt="image.png" width="351" height="233" style="width: 351px; height: 233px;"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1596725176330253.png" alt="image.png" width="303" height="220" style="width: 303px; height: 220px;"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;上面为线性和双曲正切模型的曲线，可以看见h^*是控制斜率的参数，通过这个参数控制曲线拟合试验数据。同样的对于Van&nbsp;Genuchten模型也是相同的道理，只不过是通过两个参数控制相应的模型参数进行拟合。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;如果想要了解更多的水分特征曲线模型及他们的对比关系，可以参考《土壤水分特征曲线模型模拟性能评价》王愿斌。通过该文章中的一个表1大家能够获得一个更全面的了解。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1596725742695267.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1596725762368062.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1596725782248645.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 相信通过上面的书籍和文献，除此接触此概念的工程师能够对水分特征曲线模型及参数有一个了解，能够从陌生转向熟悉，对OPtumG2软件的使用产生促进作用。</p>

<p>1.&nbsp;<strong>项目介绍</strong></p><p>该边坡位于水库旁，为一高陡的土质边坡，混杂部分坡积碎块石。原有边坡呈六级阶梯状，坡面无防护，在强降雨的影响下易发生滑塌破坏。边坡地层结构简单，上部为坡积碎石土，下部为全风化凝灰岩，在土岩结合面易形成滑动面，且坡面为松散土体，吸水饱和后易发生局部土块掉落，因此需要进行综合治理。</p><p>2.&nbsp;<strong>计算要求</strong></p><p>本次采用GEO5软件进行极限平衡分析，并通过G2软件进行数值模拟分析，综合考虑边坡安全性。&nbsp;</p><p>2.1.&nbsp;<strong>GEO5 </strong><strong>(不平衡推力法(隐式))</strong><strong>计算结果：</strong></p><table><tbody><tr class="firstRow"><td style="word-break: break-all;"><p>&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594191285800335.png" alt="image.png"/></p></td><td style="word-break: break-all;"><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594191290841615.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p></td></tr><tr><td><p>原始坡面天然工况</p><p>安全系数 = 1.04 &lt; 1.35</p></td><td><p>支护状况下天然工况</p><p>安全系数 = 1.42 &gt; 1.35</p></td></tr><tr><td style="word-break: break-all;"><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594191298421696.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p></td><td style="word-break: break-all;"><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594191303205656.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p></td></tr><tr><td><p>原始坡面地震工况</p><p>安全系数 = 0.95 &lt; 1.15</p></td><td><p>支护状况下地震工况</p><p>安全系数 = 1.27 &gt; 1.15</p></td></tr></tbody></table><p>2.2.&nbsp;<strong>OptumG2强度折减法</strong><strong>计算结果：</strong></p><table><tbody><tr class="firstRow"><td style="word-break: break-all;"><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594191310328271.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p></td><td style="word-break: break-all;"><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594191314664328.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p></td></tr><tr><td><p>天然工况</p><p>安全系数 = 1.03</p></td><td style="word-break: break-all;"><p>支护工况</p><p>安全系数 = 1.405</p></td></tr></tbody></table><p>&nbsp;</p><table><tbody><tr class="firstRow"><td style="word-break: break-all;"><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594191360465517.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p></td><td style="word-break: break-all;"><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594191365168029.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p></td></tr><tr><td><p>地震工况</p><p>安全系数 =0.942</p></td><td><p>支护地震工况</p><p>安全系数 =1.276</p></td></tr></tbody></table><p>可以更直观的模拟边坡破坏的形式，通过对岩土体变形的综合考虑，可以模拟出岩土体中应力、位移、剪切耗散等破坏情况，便于设计人员更好的把握边坡的稳定性，从而选择更为有效的支护形式。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594191373555364.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p>3.&nbsp;<strong>结果分析</strong></p><p>通过GEO5和G2软件分别对两种方法进行对比分析，边坡稳定性分析所得的滑面与安全系数基本相同。最终的计算滑面都满足要求。两种不同的计算方法不仅可以相互验证、相互模拟，还能从各自独特的方面对边坡稳定性进行分析，而OptumG2能有效的反映边坡破坏的趋势，能更有针对性的对边坡进行支护，使结果更为精确。</p><p>注：本案例为库仑G2培训的优秀作业，已对计算模型及报告内容进行简单编辑，在此展示以供大家参考。</p>

<p>Optum G2软件是一款数值分析软件，使用过程中我们经常需要去模拟各种混凝土桩，钢板桩，型钢桩及钢管组合桩等。G2软件可使用排桩和板单元两种结构进行桩的模拟，而排桩主要是受轴向力为主，板单元受横向力（弯矩与剪力） 为主，所以经常我们用排桩去模拟受压的基础桩，而用板单元模拟受弯矩、剪力为主的抗滑桩等。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594000689729544.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p style="text-align: center;">模拟抗滑桩</p><p>当采用板单元模拟桩时，我们可以选择两种类型的参数设置，此处的设置需要简单的换算，本文将进行举例说明，并明确具体的换算关系，以防弄错。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594000699508530.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p style="text-align: center;">A类型模型参数</p><p style="text-align: center;">&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594000709471241.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">B类型模型参数</p><p>A、B两种类型的模型参数，可以模拟各种混凝土桩，钢板桩，型钢桩及钢管组合桩等。上面截图与桩截面相关的参数给的都是每延米的数值，也就是真实的截面尺寸换算过后要除以桩间距。下面我们将借助GEO5[抗滑桩设计]或[深基坑支护结构分析]模块来快速获取这些数值。</p><p><strong>钢筋混凝土桩（矩形或者圆形）--选A类参数设置</strong></p><p>混凝土桩更适合选用A类型的参数设置，这里以A类型为例作说明：</p><p>打开抗滑桩设计模块，打开GEO5自带例题Demo 01（C:\Program Files (x86)\Fine\GEO5 2020 Examples China，也可能是其他盘）或者其他任意设计好的源文件。在GEO5的【尺寸】菜单下，设置好桩的尺寸和间距就可以查看A与I每延米的数值。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594000719418794.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p>混凝土的弹性模型可直接参考以下截图，也可以在【材料】菜单下，选择不同的混凝土等级，查看对于的弹性模量，如下图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594000728441997.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594000738885845.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p>法向刚度EA(kN/m）=每延米的面积A(m2/m)*弹性模量（MPa）*1000</p><p>抗弯刚度EI(kNm2/m）=每延米的惯性矩I(m4/m)*弹性模量（MPa）*1000</p><p>重量w（kg/m/m）=容重(KN/m3）*面积（m2）*1000/9.8（N/kg）</p><p>此处面积=bh或者π*d^2/4；混凝土容重一般取值25KN/m3。</p><p>屈服力与屈服弯矩是截面的承载力，正常的混凝土桩都是要配筋的，所以要考虑钢筋的这部分贡献。尺寸与材料设置完成后，点击分析，结构稳定将会有结果弹出，但是如果此时结构不稳定需要调整模型，使之稳定。然后<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594000747789681.png" alt="image.png"/>，里面设置具体的配筋数量，然后再点击<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594000751370551.png" alt="image.png"/>，查看承载力详细数值Vu，Mu。</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594000755456448.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1594000758952739.png" alt="image.png"/>&nbsp;</p><p>屈服力np(kN/m）=Vu(kN）/桩间距a（m）</p><p>屈服弯矩mp(kNm/m）=Mu(kNm）/桩间距a（m）</p><p>至此，本文对于钢筋混凝土矩形或圆形桩的板单元建模参数就介绍完了，下一章节我们将介绍如何用板单元去模拟板桩，型钢桩，敬请期待。。。</p>

<p>安装Optum 产品的时候，有时候会弹出如下错误：<br/></p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1592811058567807.png" alt="image.png"/></p><p>Optum 产品对操作系统的最低要求是64位操作系统，如果您是32位的操作系统，该系列软件将不支持安装及使用。请自行查看下操作系统信息，在桌面右击“此电脑”，点击属性。在弹出的窗口中即可查看系统属性。</p><p><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1592811741805871.png" alt="image.png"/></p><p>确定操作系统为64位后，再依据弹窗提示手动安装如下程序，</p><p style="line-height: 16px;"><img style="vertical-align: middle; margin-right: 2px;" src="https://wen.kulunsoft.com/stat ... t%3Ba style="font-size:12px; color:#0066cc;" href="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="Microsoft Visual C++2015-2019 Redistributable（x64).rar">Microsoft Visual C++2015-2019 Redistributable（x64).rar</a>&nbsp;安装完成后，再重新使用我们optum安装包安装软件即可。</p><p><br/></p>

<p>OPTUM&nbsp; G2/G3软件在安装过程中，可能会有显示“请求被中止：未能创建SSL/TLS安全通道”</p><p style="text-align: center;">&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1592804413217778.png" alt="image.png"/></p><p>如果使用Windows 7，需要安装部分补丁程序，可以通过“ Windows Update”来更新Windows。</p><p>也可以直接在这里下载Windows 7（用于基于x64的系统）的补丁：</p><p style="line-height: 16px;"><img style="vertical-align: middle; margin-right: 2px;" src="https://wen.kulunsoft.com/stat ... t%3Ba style="font-size:12px; color:#0066cc;" href="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="Windows6.1-KB2992611-x64(1).rar">Windows6.1-KB2992611-x64(1).rar</a>&nbsp;进行安装，更新Windows修复程序后，请重启再打开软件OPTUM G2 / G3。</p><p style="line-height: 16px;">如果补丁安装后，问题仍未得到解决，可能需要使用最新安装包安装软件，</p><p style="line-height: 16px;">1.可截图至G2官方交流群反馈问题并索要最新安装包，如下：</p><p style="line-height: 16px;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1592805374247348.png" alt="image.png"/></p><p style="line-height: 16px;">2.可截图以邮件的形式发送至support@kulunsoft.com官方交流群反馈问题并索要最新安装包。</p>

<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;使用Optum G2软件可以分析一些复杂的岩土工程问题，一方面在于软件具有的极限分析方法和网格自适应的功能，另一方面还在于软件允许用户对模型进行比较大的干预，其中在岩土材料中定义裂隙面就是这样一种干预方式。G2中的裂隙可以表征岩体结构面及土体内部裂隙等，但这并不是岩土体的竖向拉张裂缝，对于张裂缝包括断层，在G2中一般采用剪切节理的方式来模拟，相关资料可以查看<a href="https://wen.kulunsoft.com/dochelp/180">案例10：断层作用下的边坡稳定性</a>和<a href="https://wen.kulunsoft.com/dochelp/1795">案例70：含裂隙边坡稳定性</a>，本文主要对岩土体内部裂隙的输入方法和作用进行简要介绍。</p><p>1、裂隙的输入方式</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;首先，岩土材料的本构模型需要选择<strong>摩尔</strong><strong>-</strong><strong>库仑模型</strong>，只有选择了摩尔-库仑模型，才能在材料参数中定义裂隙面：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590028318107705.png" alt="image.png"/></p><p>然后，在“裂隙”后面的复选框选择是，弹出如下界面：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590028529301035.png" alt="image.png" width="287" height="166" style="width: 287px; height: 166px;"/></p><p>用户可以选择定义一个面或者两个面，分别输入每个面的倾角α，黏聚力c，内摩擦角φ，以及每个面的抗拉强度k_t（一般默认为无穷大）。需要说明的是，这里的倾角是从水平面逆时针转向竖直面的角度，如下图所示：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590030129820916.png" alt="image.png"/></p><p>2、输入裂隙后对边坡稳定性的影响</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;这里以一个简单的边坡模型演示加入裂隙后对边坡的稳定性以及破坏模式的影响，模型如下，自然边坡坡角45°，分析方法均采用强度折减法，求解下限解，模型网格数量设置为3000个，每一个模型均设置3次的网格自适应：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590033779856870.png" alt="image.png"/></p><p>（1）按均质边坡考虑，边坡坡角45°，破坏模式为圆弧型，安全系数为3.509</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034095814598.png" alt="image.png" width="304" height="161" style="width: 304px; height: 161px;"/>&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034121828438.png" alt="image.png" width="305" height="162" style="width: 305px; height: 162px;"/></p><p>（2）在原均质边坡的基础上，考虑一组顺层裂隙面，倾角150°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏模式近直线型，安全系数为1.353</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034341707371.png" alt="image.png" width="306" height="184" style="width: 306px; height: 184px;"/>&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034363860006.png" alt="image.png" width="311" height="184" style="width: 311px; height: 184px;"/></p><p>（3）在原均质边坡的基础上，考虑一组反倾裂隙面，倾角60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏模式近折线型，坡角位置有明显的拐弯，安全系数为1.849</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034835729252.png" alt="image.png" width="302" height="177" style="width: 302px; height: 177px;"/>&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034857414028.png" alt="image.png" width="303" height="178" style="width: 303px; height: 178px;"/></p><p>（4）在原均质边坡的基础上，考虑两组裂隙面，倾角分别为150°和60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏模式近折线型，安全系数为1.213</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034907514361.png" alt="image.png" width="313" height="186" style="width: 313px; height: 186px;"/>&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590034888513750.png" alt="image.png" width="313" height="185" style="width: 313px; height: 185px;"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;以上4组对比分析主要是针对不同结构面产状进行对比分析，感兴趣的用户可以通过调整抗剪强度参数以及倾角做进一步的的对比工作。</p><p>3、输入裂隙后对隧道稳定性的影响</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;同样，以一个简单的隧道模型演示加入裂隙前后的不同。模型及材料参数如下，分析方法均采用极限分析，求解下限解，模型网格数量设置为3000个，每一个模型均设置3次的网格自适应：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590035765106925.png" alt="image.png"/></p><p>（1）考虑为各向均质体，破坏乘数为23.73</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590039795775965.png" alt="image.png" width="305" height="221" style="width: 305px; height: 221px;"/>&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590039813593104.png" alt="image.png" width="287" height="222" style="width: 287px; height: 222px;"/></p><p>（2）输入一组裂隙面，倾角150°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏乘数为1.28<br/></p><p style="text-align: center;">&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040295632629.png" alt="image.png" width="294" height="214" style="width: 294px; height: 214px;"/>&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040336497285.png" alt="image.png" width="285" height="213" style="width: 285px; height: 213px;"/><br/></p><p>（3）输入一组裂隙面，倾角60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏乘数为2.806</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040354755016.png" alt="image.png" width="295" height="210" style="width: 295px; height: 210px;"/>&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040393840182.png" alt="image.png" width="288" height="210" style="width: 288px; height: 210px;"/></p><p>（4）输入两组裂隙面，倾角分别为150°和60°，裂隙面参数c=10kPa，φ=20°，破坏乘数为1.257</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040413504249.png" alt="image.png" width="292" height="224" style="width: 292px; height: 224px;"/>&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1590040436855134.png" alt="image.png" width="293" height="223" style="width: 293px; height: 223px;"/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;通过以上两个简单模型的示例，可以看出当我们在材料中输入了裂隙面之后，对边坡和隧道的稳定性都有很大的影响。针对实际工作中遇到的裂隙面发育的复杂工程问题，大家可以尝试使用G2来进行分析。</p>

<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 在使用GEO5或G2进行计算分析的时候，我们经常会遇到要输入各种模量参数，很多用户不知道这些模量到底是什么意思，该怎么取值，所以本文做一个简单梳理，以便于各位用户更好的使用软件。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 模量是指材料在受力状态下应力和应变的比值，量纲是L^-1MT^-2，常用单位是MPa和GPa。如果在应力和应变上加上限定条件和修饰词语，就会衍生出不同的模量，比如最常用的弹性模量E（或杨氏模量），是指材料在弹性变形阶段正应力与正应变的比值，如图1就是低碳钢拉伸过程的应力-应变曲线图，图中Oa段为弹性变形，该段的斜率值即为弹性模量。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557109311427.png" alt="image.png" width="346" height="294" style="width: 346px; height: 294px;"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图1：低碳钢拉伸过程的应力-应变曲线图</strong></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 在弹性变形阶段剪切应力与剪切应变的比值，则称为切变模量G（或剪切模量）。此外，还有一种体积模量K，指的是材料在弹性变形范围内，平均应力（某一点三个主应力的平均值）和体积应变的比值，与弹性模量的关系可表示为<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557215789774.png" alt="image.png"/>,其中μ为泊松比。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 以上三个概念在弹性力学或线弹性材料当中应用比较广泛。除了弹性模量，切变模量和体积模量这两个模量在岩土分析当中则用的比较少。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 实际上，我们在用软件分析岩土问题的时候，遇到最多的是弹性模量E、压缩模量E_s和变形模量E₀。弹性模量的概念在上文中已给出，而对于压缩模量和变形模量，笔者在查阅资料之前，认为二者的区别主要在于压缩模量是室内试验得到的结果，变形模量是野外原位测试的结果。然而这种认识是不准确的，实际上二者最大的区别在于试验条件是否完全侧限（即不允许侧向变形）。压缩模量是指土在完全侧限条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情况下正应变的比值，一般通过室内固结试验测得。变形模量则是指土体在侧向自由膨胀条件下，正应力与相应正应变的比值，既可通过现场原位试验（比如平板载荷试验、扁铲侧胀试验、旁压试验等）测得，也可以通过室内三轴压缩试验获得。&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 与弹性模量不同，测量压缩模量和变形模量的应力-应变曲线是非线性的。如图2所示，在侧限压缩条件下，压缩模量随竖向应力的增加而增加；在常规三轴条件下，变形模量随偏差应力的增加而减小。由此可见压缩模量和变形模量都具有分段性，不同压力范围有不同的取值。因此也就衍生出不同取值方法下的模量参数，如图3展示的就是变形模量的不同取值，包括了切线模量和割线模量。</p><p style="text-align: left;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557487410256.png" alt="image.png" width="302" height="279" style="width: 302px; height: 279px;"/>&nbsp; &nbsp;&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557505750853.png" alt="image.png" width="295" height="257" style="width: 295px; height: 257px;"/></p><p style="text-align: left;"><strong>&nbsp; 图2：两种室内试验的应力-应变关系曲线&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;<strong>图3：变形模量的不同模量类型</strong> &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;</strong></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 典型的切线模量是初始切线模量（或叫初始弹性模量），是土体应力-应变曲线初始段切线斜率最大的部分，可以用来表征土体弹性变形阶段的模量。典型的割线模量是E₅₀，对应土体峰值应力（破坏时的应力）一半时的应力与相应应变的比值，如图4。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 从图4和图5可知，土体在荷载的作用下产生变形，在外荷载卸除后，土的应力-应变关系并没有回到原点，变形中有一部分是可以恢复的，而另一部分是不可恢复的，这个过程说明了土体材料典型的弹塑性。土体回弹和再加载过程一般可以用一个模量表示，即回弹模量E_ur，假设能够回弹的变形都是弹性变形，那么回弹模量近似等于初始弹性模量，根据经验，土体初始弹性模量约为变形模量的3~5倍，所以当没有试验资料时，回弹模量一般按变形模量的3~5倍取值。这个经验十分有用，比如在使用GEO5有限元分析模块定义修正线弹性模型、Mohr-Coulomb弹塑性模型或者D-P模型时，以及使用G2定义HMC（硬化摩尔库仑）材料时，都需要输入材料的回弹模量。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557620968014.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图4：割线模量E₅₀</strong></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557723957844.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图5：土的加载-卸载应力应变曲线</strong></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 在假定相同起始状态的条件下，三轴压缩的变形模量E₀和侧限压缩试验中的压缩模量E_s可以通过广义胡克定律推导出二者的关系，公式如下：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557766519790.png" alt="image.png"/></p><p>其中μ为泊松比。上式是基于线弹性假定的理论关系式，但土体并不是理想弹性体，所以按上述公式换算在大部分土体中都不太符合。在GEO5的帮助文档中也提到：实践经验表明由变形模量推导而来的压缩模量和由现场实测荷载沉降曲线得到的压缩模量往往会出现很大的不同，甚至处于不同的数量级。一般来说结构性较弱的软土比较符合这个公式。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 此外，当使用G2分析，选择Tresca材料时，需要输入不排水变形模量E_u，该值可通过室内不排水三轴压缩试验或野外原位测试试验获得。另外，GEO5有限元分析模块进行应力应变分析时，允许用户定义随深度增加的材料刚度，即土体不同深度处具有不同的模量，如图6所示，可以输入弹性模量随深度的变化率，相关理论可参考<a href="https://wen.kulunsoft.com/ques ... gt%3B。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1581557821740421.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><strong>图6：GEO5有限元模块岩土材料参数中定义随深度变化的弹性模量</strong></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 综上所述，那么应该何时采用何种模量呢。本文建议，在一维沉降分析时，比如利用分层总和法计算沉降或者固结分析时，建议土体采用压缩模量进行分析；而在进行三维变形分析，比如边坡稳定性分析和基坑开挖分析时，土体则可以采用变形模量；而岩体和混凝土结构一般采用弹性模量进行分析。土体的初始弹性模量主要用于计算瞬时沉降。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 以上介绍的各种模量都应当通过可靠的实验来测得，如果没有试验资料，可参考地区经验取值或参考GEO5帮助文档给出的建议值。</p>

<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 很多工程师对于G2极限分析的方法非常感兴趣，但对其计算结果的依据有一定疑问。在这里以地基极限破坏下的荷载作用为例，通过美标&nbsp;ANSI API RP 2GEO-2011 (2014) 计算做一个对比：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1564132275396670.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">&nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1564132363674440.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1564132560372466.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1564132606884097.png" alt="image.png"/><br/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1564132622766736.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1564132649795434.png" alt="image.png"/></p><p>&nbsp; &nbsp;上述为规范计算方法和各项参数的取值详解。然后我们建模进行对比，2m宽的条形基础的极限荷载求解，其中基底强度3kpa，梯度1.5kpa/m。</p><p>&nbsp; &nbsp;（1）规范计算结果</p><p><br/></p><p style="text-align: center;">&nbsp; &nbsp; &nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1564133346473585.png" alt="image.png"/></p><p><br/></p><p>&nbsp; &nbsp;（2）G2计算结果</p><p><br/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1564132966627395.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">&nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1564133032131269.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1564133734225707.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1564133489943913.png" alt="image.png"/></p><p><br/></p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 最终的荷载乘数为39.79，总竖向集中荷载极限值为39.79*0.5*2=39.79KN。</p><p><br/></p><p>总结：</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 从此条形基础上覆荷载的极限值计算，通过API规范和G2对比，可以看出，G2对于上限解的求解是非常准确的，同时其破坏模式和土力学中经典的破坏模式一致。<br/>&nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;</p>

<p style="text-align: justify;">本项目主要对九州的某高边坡进行稳定性分析以及发生滑动对建筑物的影响，同时对边坡采取相应的支护措施，并对支护后的边坡稳定性进行分析。</p><p style="text-align: justify;">在本次计算分析中，共计算了两个剖面：剖面2-2和剖面5-5，本文主要介绍剖面5-5。</p><p style="text-align: justify;"><strong>1 剖面尺寸</strong></p><p style="text-align: justify;">剖面5-5的模型宽度为294.575m，高度为142.4m，岩土材料主要以片岩、马兰黄土、离石黄土和卵石为主，模型中添加荷载位置为房屋所在处，如图1.1所示为剖面5-5的初始模型。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543385157543973.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1.1 剖面5-5模型</p><p style="text-align: justify;">对于原始边坡，采取了一定的支护措施，主要以施加锚杆锚索为主，支护后的模型如图1.2所示。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543385244245361.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图1.2 剖面5-5支护后的模型</p><p style="text-align: justify;"><strong>2&nbsp; 岩土参数</strong></p><p style="text-align: justify;">根据勘察报告可知，剖面5-5中出现了六种岩土材料：片岩、马兰黄土、离石黄土、卵石、粉土和素填土，分析时共分析了三种工况：天然工况、暴雨工况和地震工况。岩土层的相关岩土参数见下表2.1。</p><p style="text-align: center;">表2.1 岩土材料参数</p><p><table data-sort="sortDisabled" align="center" width="659"><tbody><tr class="firstRow"><td valign="middle" align="center" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" width="93">工况</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">地层</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="73"><p>重度 <em>γ</em></p><p>kN/m³</p></td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="89"><p>粘聚力 <em>c</em></p><p>kPa</p></td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="109"><p>内摩擦角<em> φ</em></p><p>°</p></td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="110"><p>弹性模量 <em>E</em></p><p>MPa</p></td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="91">泊松比 <em>v</em></td></tr><tr><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" rowspan="6" colspan="1" align="center" width="93">天然工况</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="93">马兰黄土</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="73">14.5</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="89">14.9</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="109">28.2</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="110">20</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="91">0.44</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">离石黄土</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="73">15.6</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="89">28.8</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="109">29.8</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="110">20</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="91">0.44</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">片石</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="73">20</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="89">10</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="109">40</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="110">5000</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="91">0.25</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">卵石</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="73">18</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="89">25</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="109">36</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="110">150</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="91">0.2</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">粉土</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="73">17</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="89">25</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="109">28</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="110">12</td><td valign="middle" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="91">0.3</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">素填土</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="73">18</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="89">28</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="109">30</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="110">8</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="91">0.25</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="6" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="93">暴雨工况</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">马兰黄土</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" width="73">15.6</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" width="89">13.5</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" width="109">26.6</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" width="110">20</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" width="91">0.44</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">离石黄土</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="73">16.5</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="89">27.2</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="109">27.3</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="110">20</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="91">0.44</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">片石</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="73">20</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="89">10</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="109">40</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="110">5000</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="91">0.25</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">卵石</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="73">18</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="89">25</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="109">36</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="110">150</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="91">0.2</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">粉土</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="73">17</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="89">25</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="109">28</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="110">12</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="91">0.3</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" width="93">素填土</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="73">18</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="89">28</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="109">30</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="110">8</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-color: rgb(127, 127, 127); border-width: 1px; border-style: solid;" width="91">0.25</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" align="center" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" width="93">地震工况</td><td valign="middle" colspan="6" rowspan="1" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center">地震设防烈度为 Ⅷ 度，水平地震加速度取 0.2g</td></tr></tbody></table><br/></p><blockquote><span style="text-align: justify;">注：</span><p style="text-align: justify;">1、在建模时，岩土层采用的是Mohr-Coulomb模型，强度参数需要输入粘聚力和内摩擦角。</p><p style="text-align: justify;">2、水平地震加速度为0.2g，那么软件中采用的为设计水平加速度，值为0.05g。</p></blockquote><p style="text-align: justify;"><strong>3&nbsp; 结构参数</strong></p><p style="text-align: justify;">在项目中，采用的支护结构包括挡土墙、锚杆、锚索和锚杆框架，建模时挡土墙采用的是重度为24kN/m³的刚体进行模拟，锚杆、锚索采用土工格栅和连接件来模拟（连接件与土体不起作用，只作为连接锚固段和板单元的作用），模拟框架采用的是重度为0的刚性板，具体结构参数见表3.1。</p><p style="text-align: center;">表3.1 结构单元参数</p><p><table data-sort="sortDisabled" align="center" width="659"><tbody><tr class="firstRow"><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="76">剖面</td><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="142">结构单元<br/></td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">长度，m</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="132">刚度 EA，kN/m</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="142">屈服力 n_p，kN/m</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="84">间距，m</td></tr><tr><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" rowspan="2" colspan="1" align="center" width="76">剖面5-5</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="142">土工格栅(锚固段)</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">1</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="132">550</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="142">36000</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" rowspan="2" colspan="1" align="center" width="84">1</td></tr><tr><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="142">连接件</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" rowspan="1" colspan="3" align="center">-<br/></td></tr></tbody></table><br/></p><blockquote><p style="text-align: justify;">注：屈服力依据的是抗拉强度设计值360×10³kPa，刚度为杨氏模量E与截面面积A的乘积。</p></blockquote><p style="text-align: justify;"><strong>4&nbsp; 边界条件和网格划分</strong></p><p style="text-align: justify;"><strong>4.1 边界条件</strong></p><p style="text-align: justify;">在本次分析中，边界条件选用OptumG2默认标准边界条件，即模型左右边界限制x方向（水平方向）的位移，模型底边界同时限制x方向和z方向的位移。该边界条件也是有限元平面应变分析中最常用的边界条件。</p><p style="text-align: justify;">进行边坡稳定性分析时，建模时必须将完整的坡面表达出来。尽管在本次分析中，拟分析区域处于边坡的上部，但采用上述的边界条件完全是合理的。</p><p style="text-align: justify;"><strong>4.2 网格划分</strong></p><p style="text-align: justify;">在OptumG2中，可以采用网格自适应功能来便捷的划分网格，扇形网格，局部网格大小设置等等功能可以更加提高网格划分的质量。扇形网格主要用于多条线段相交的节点处，或者尖锐的节点处，这是对于局部尖端模型最常用、最合理的划分网格方式。</p><p style="text-align: justify;">本次分析的网格划分如下图4.1所示，采用的网格单元数量为5000，同时使用了软件自带的网格自适应功能。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387113256552.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图4.1 剖面5-5网格划分效果图</p><p style="text-align: justify;"><strong>5&nbsp; 破坏模式分析</strong><br/></p><p style="text-align: justify;">作为OptumG2实用且强大的优势功能，破坏模式分析对了解边坡的破坏机制以及采用何种支护方式具有非常有意义的作用。进行破坏模式分析时，软件采用的是强度折减法，需要注意的是，OptumG2中的强度折减法的每一步都是极限分析。此外，强度折减法中是对实体，即对岩土体进行折减，对支护的结构单元（包括锚杆、板单元等）不进行折减。</p><p style="text-align: justify;"><strong>5.1 天然工况</strong><br/></p><p style="text-align: justify;">在天然工况下，剖面5-5的破坏模式如下图5.1所示，可以发现剖面的破坏模式稍微有点复杂，虽近似为圆弧滑动，但有一部分滑面是沿着马兰黄土和离石黄土层分界面的，最危险滑面主要处于马兰黄土层中。</p><p style="text-align: justify;">通过强度折减法计算，得到的计算安全系数为1.063，说明5-5剖面在天然工况下的稳定状态为基本稳定。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387228595870.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图5.1 剖面5-5天然工况下的剪切耗散图</p><p style="text-align: justify;"><strong>5.2 暴雨工况</strong><br/></p><p style="text-align: justify;">在暴雨工况下，剖面5-5中的各岩土材料参数发生了一定的变化，得到的破坏模式如下图5.2所示，可以发现剖面的破坏模式与天然工况类似，稍微有点复杂，虽近似为圆弧滑动，但有一部分滑面是沿着马兰黄土和离石黄土层分界面的，最危险滑面主要处于马兰黄土层中。</p><p style="text-align: justify;">通过强度折减法计算，得到的计算安全系数为0.9647，相比天然工况有了一定的减小，此时剖面的稳定状态为不稳定状态。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387332163122.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图5.2 剖面5-5暴雨工况下的剪切耗散图</p><p style="text-align: justify;"><strong>5.3 地震工况</strong></p><p style="text-align: justify;">在地震工况下，对模型施加了横向体荷载，设定横向加速度大小为0.05g，剖面5-5的破坏模式如下图5.3所示，可以发现剖面的破坏模式与天然工况类似，稍微有点复杂，虽近似为圆弧滑动，但有一部分滑面是沿着马兰黄土和离石黄土层分界面的，最危险滑面主要处于马兰黄土层中。</p><p style="text-align: justify;">通过强度折减法计算，得到的计算安全系数为0.9738，说明此时该剖面已经达到不稳定状态。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387464746926.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图5.3 剖面5-5地震工况下的剪切耗散图</p><p style="text-align: justify;"><strong>5.4 支护后天然工况</strong></p><p style="text-align: justify;">对于剖面5-5，采用的支护方式为：在坡面上施加锚杆框架和锚杆，在天然工况下，支护后的剖面5-5的破坏模式如下图5.4所示，可以发现剖面的破坏模式为圆弧滑动，最危险滑面往下移动到片岩层中，贯穿整个边坡的土层，且滑面绕过了支护的锚杆锚索。</p><p style="text-align: justify;">通过强度折减法进行计算，得到的计算安全系数为1.535，相比支护前，安全系数得到很大的增加，此时该剖面达到稳定状态。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387532547656.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图5.4 支护后的剖面5-5天然工况下的剪切耗散图</p><p style="text-align: justify;"><strong>5.5 支护后暴雨工况</strong></p><p style="text-align: justify;">在暴雨工况下，支护后的剖面5-5的破坏模式如下图5.5所示，可以发现剖面的破坏模式与天然工况类似，为圆弧滑动，最危险滑面同样主要位于片岩层中，贯穿边坡的所有土层，且滑面绕过了支护的锚杆锚索。</p><p style="text-align: justify;">通过强度折减法进行计算，得到的计算安全系数为1.507，相比支护前，安全系数得到很大的增加，此时该剖面达到稳定状态。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387610396222.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图5.5 支护后的剖面5-5暴雨工况下的剪切耗散图</p><p><strong>5.6 支护后地震工况</strong></p><p>在地震工况下，支护后的剖面5-5的破坏模式如下图5.6所示，可以发现剖面的破坏模式与天然工况类似，为圆弧滑动，最危险滑面同样主要位于片岩层中，贯穿边坡的所有土层，且滑面绕过了支护的锚杆锚索。</p><p>通过强度折减法进行计算，得到的计算安全系数为1.383，相比支护前，安全系数得到很大的增加，此时该剖面达到稳定状态。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387654846689.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图5.6 支护后的剖面5-5地震工况下的剪切耗散图</p><p style="text-align: justify;"><strong>6&nbsp; 变形分析</strong></p><p style="text-align: justify;">对于本项目，除了对剖面的破坏模式和稳定性进行分析之外，同时采用弹塑性分析，对坡面模型的整体变形进行了分析。</p><p style="text-align: justify;">对于剖面5-5，分别对初始坡面和支护后的剖面在天然工况、暴雨工况和地震工况下进行了弹塑性分析，分析得到了模型的整体变形情况。</p><p style="text-align: justify;"><strong>6.1 天然工况</strong></p><p style="text-align: justify;">对剖面5-5天然工况下进行弹塑性分析，得到最大应力为2390 kPa，应变值很小，最大应变仅仅为0.1069，最大变形位移为22.9 mm，如图6.1所示即为剖面5-5在天然工况下的变形云图，变形位置主要位于剖面上部的马兰黄土层中。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387782757299.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387790150724.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图6.1 剖面5-5天然工况下的变形云图</p><p style="text-align: justify;"><strong>6.2 暴雨工况</strong></p><p style="text-align: justify;">在暴雨工况下，剖面5-5中的各岩土材料参数发生了一定的变化。</p><p style="text-align: justify;">由5.2所知，剖面5-5在暴雨工况下的安全系数为0.9647，此时边坡处于不稳定状态，即边坡已经发生破坏，因此这种情况下计算变形结果是不收敛的，故本节不多加讨论。</p><p style="text-align: justify;"><strong>6.3 地震工况</strong></p><p style="text-align: justify;">在地震工况下，对模型施加横向体荷载，设定横向加速度大小为0.05g。</p><p style="text-align: justify;">由5.3所知，剖面5-5在地震工况下的安全系数为0.9738，此时边坡处于不稳定状态，即边坡已经发生破坏，因此这种情况下计算变形结果是不收敛的，故本节不多加讨论。</p><p style="text-align: justify;"><strong>6.4 支护后天工况</strong></p><p style="text-align: justify;">对于剖面5-5，采用的支护方式为：在坡面上施加锚杆框架和锚杆。对剖面5-5天然工况下进行弹塑性分析，得到最大应力为2417 kPa，应变值很小，最大应变变为3.466×10^-2，最大变形位移为18.7 mm，如图6.2所示即为支护后的剖面5-5在天然工况下的变形云图，变形位置主要位于剖面上部的马兰黄土和离石黄土层中。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387905652304.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387912572325.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图6.2 支护后的剖面5-5天然工况下的变形云图</p><p style="text-align: justify;"><strong>6.5 支护后暴雨工况</strong></p><p style="text-align: justify;">对剖面5-5暴雨工况下进行弹塑性分析，得到最大应力为2437 kPa，应变值很小，最大应变仅仅为4.651×10^-2，最大变形位移为33.8 mm，如图6.3所示即为支护后的剖面5-5在暴雨工况下的变形云图，变形位置主要位于剖面上部的马兰黄土和离石黄土层中。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387953840665.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543387960481541.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图6.3 支护后的剖面5-5暴雨工况下的变形云图</p><p style="text-align: justify;"><strong>6.6 支护后地震工况</strong></p><p style="text-align: justify;">对剖面5-5地震工况下进行弹塑性分析，得到最大应力为2417 kPa，应变值相比天然工况增大很多，最大应变为0.1489，最大变形位移为61.2 mm，如图6.4所示即为支护后的剖面5-5在地震工况下的变形云图，变形位置主要位于剖面上部的马兰黄土和离石黄土层中。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543388002839454.png" alt="image.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1543388009365759.png" alt="image.png"/></p><p style="text-align: center;">图6.4 支护后的剖面5-5地震工况下的变形云图</p><p style="text-align: justify;"><strong>7&nbsp; 结论</strong></p><p style="text-align: justify;">本文主要对剖面5-5的初始剖面和支护后的剖面进行了分析，并同时考虑了天然工况、暴雨工况和地震工况，不仅采用强度折减法对剖面的破坏模式以及稳定性进行了分析，也采用弹塑性法对剖面的整体变形进行了分析，得到的结果汇总如下表7.1所示：&nbsp;</p><p style="text-align: center;">表7.1 计算结果汇总表</p><p><table data-sort="sortDisabled" align="center" width="659"><tbody><tr class="firstRow"><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" rowspan="2" colspan="1" align="center" width="87">剖面</td><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" rowspan="2" colspan="1" align="center" width="133">剖面支护状况</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="2" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">工况阶段</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" rowspan="1" colspan="2" align="center">稳定性分析</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">变形分析</td></tr><tr><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">安全系数</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="147">稳定状态</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="87">最大位移，mm</td></tr><tr><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" rowspan="6" colspan="1" align="center" width="133">剖面5-5</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" rowspan="3" colspan="1" align="center" width="97">初始剖面</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">天然工况</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">1.063<br/></td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="147">基本稳定</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">22.9</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">暴雨工况</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">0.9647</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="147">不稳定</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">发生破坏</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">地震工况</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">0.9738</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="147">不稳定</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="133">发生破坏</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="3" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">支护后剖面</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">天然工况</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">1.535</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="147">稳定</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">18.7</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">暴雨工况</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">1.507</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="147">稳定</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">33.8</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">地震工况</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="97">1.383</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="147">稳定</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="undefined">61.2</td></tr></tbody></table><br/></p><p>由计算结果可知：</p><p>1、初始剖面5-5，初始稳定性都存在一定的风险，特别是在暴雨工况和地震工况下，因此需要对其采取相应的支护措施；</p><p>2、支护后的剖面，稳定性得到了很大程度的增强，不管是在天然工况、暴雨工况，还是地震工况下，都可以达到稳定状态，因此采取的支护措施是可行的；</p><p>3、采取支护措施之后，剖面的变形情况良好，可以避免因边坡失稳对边坡上的房屋造成的损害。</p><p>4、对于剖面5-5，支护后的剖面稳定性较好，可以考虑将锚索的铺设密度调小一点，看看支护效果。</p>

<p><strong>项目要求</strong>：</p><p>1.&nbsp;根据原设计断面相应防护（考虑桩基承台挡墙的支挡作用），以及坡体破坏后的情况，反算滑面参数。</p><p>2.&nbsp;根据现地面情况进行稳定性分析，评价其稳定性。</p><p><strong>项目背景</strong>：原设计断面施工完成后半年时间内是稳定的，后期可能是在暴雨工况下，改变了土壤参数才造成的失稳破坏。滑面位置已确定。支挡结构中，挡墙完全破坏了，桩也破坏了。现状地形是对原设计断面进行了挖方。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1531710534529187.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">几何模型</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1531710555563272.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">原设计断面OptumG2建模</p><p><strong>模型说明</strong>：土体，挡墙与桩设置强度不折减（挡墙选择线弹性材料，墙下桩基选择为板，按实际截面参数建模，前方未断发桩按刚性板建模），我们在滑面处设置剪切结理输入c，fai值，剪切结理设置成强度可折减，选择强度折减法折减实体进行分析。我们想象得到的结果是滑面处发生大变形，计算得到一个强度折减系数n，然后剪切结理处输入的c=15，fai=12值除以n即为真实的滑面参数。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1531710588300716.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">桩基承台挡墙支挡下滑面反算c，fai</p><p>&nbsp; &nbsp; 最后计算得到强度折减系数1.183，剪切结理输入的c=15，fai=12值除以1.183即为真实的滑面参数c=12.68，fai=10.14，滑面反算已完成。</p><p>&nbsp; &nbsp; &nbsp;接下来计算现有地形线下的稳定性系数。各土体参数同上，滑面参数输入是<strong>折减后的c，fai</strong>，事实上我们的桩基承台挡墙支挡已经破坏了，模型中不用建进去。所有的土体参数设置成强度可折减，选择强度折减法折减实体进行分析。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1531710678324645.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">现状地形OptumG2建模</p><p>现有边坡的最终安全系数为1.073，如下图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1531710712190984.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">现状地形稳定性系数计算</p>

<p style="text-align: justify;"><strong>一、OptumG2土钉墙案例1</strong></p><p style="text-align: justify;">源文件：<img src="https://wen.kulunsoft.com/stat ... ot%3B style="vertical-align: middle; margin-right: 2px;"/><a href="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="OptumG2土钉墙案例1.zip" style="font-size: 12px; color: rgb(0, 102, 204);">OptumG2土钉墙案例1.zip</a></p><p style="text-align: justify;">采用OptumG2主要模拟了土钉墙的开挖过程，分析了土钉墙的稳定性和对周围建筑物桩基的影响，模型如图1所示。土钉墙喷射混凝土采用板单元模拟的，土钉采用土钉单元模拟，建筑物采用刚体来模拟的，在建筑物下方添加桩单元作为桩基。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527729836549512.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图1 OptumG2模型</p><p style="text-align: justify;">工况阶段1为开挖工况，开挖3m，如下图，以及相应的计算结果。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527729880473160.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图2 工况1：开挖3m</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527729894565661.png" alt="blob.png"/><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527729902629990.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图3 开挖引起的土体水平位移</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527729911119144.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图4 土体破坏面，安全系数=1.766</p><p style="text-align: justify;">工况阶段2施加土钉，如下图，以及相应的计算结果。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527729929443390.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图5 施加土钉和土体水平位移</p><p style="text-align: justify;">工况阶段3为开挖工况，再次开挖3m，如下图，以及相应的计算结果。</p><p style="text-align: center;">&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527729944661616.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527729958842058.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图6 再次开挖3m和土体水平位移</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527729969786406.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图7 再次开挖3m后的土体破坏模式，安全系数=2.681</p><p style="text-align: justify;">工况阶段4施加土钉，如下图，以及相应的计算结果。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527729980659660.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527729987809111.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图8 施加土钉和土体水平位移</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527730013293779.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图9 施加第二排土钉后的土体破坏模式，安全系数=2.987</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527730025133894.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527730031484768.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图10 开挖完成时建筑无的沉降情况</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527730037735868.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527730043145277.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图11 开挖完成时桩基所受弯矩</p><p style="text-align: justify;"><strong><span style="text-align: justify;">二、OptumG2土钉墙案例2</span></strong></p><p style="text-align: justify;">源文件：<img src="https://wen.kulunsoft.com/stat ... ot%3B style="vertical-align: middle; margin-right: 2px;"/><a href="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="OptumG2土钉墙案例2.zip" style="font-size: 12px; color: rgb(0, 102, 204);">OptumG2土钉墙案例2.zip</a></p><p style="text-align: justify;">本案例主要讨论的是土钉墙在施工过程中，土钉墙的稳定性和对周围建筑物的沉降影响，模型如下图所示。墙是用板单元来进行模拟的，材料为默认的P800，土钉采用软件中自带的土钉单元即可。在墙体上添加了土钉。建筑物采用刚体来模拟的，在建筑物下方添加了桩体。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527730118908539.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图12 OptumG2模型</p><p style="text-align: justify;">分析中共设置了两个工况，一个是计算模型的稳定性，还有一个采用弹塑性分析来计算位移和沉降。</p><p style="text-align: justify;">计算模型的稳定性采用的事强度折减法，得到的破坏模式如下图所示：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527730135248210.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图13 土体破坏模式</p><p style="text-align: justify;">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 计算位移和沉降，我们采用的是弹塑性分析，竖向位移云图如下图所示：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527730145943436.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图14 土体竖向位移云图</p><p style="text-align: justify;">通过弹塑性分析，不仅可以得到整个模型的变形，也可以得到建筑物的沉降情况。从上图中可以看到，在建筑物的底部有一条红线，可以准确读处建筑物的沉降情况，也可以单独得到由于基坑开挖引起的建筑物的桩基内力辩护。</p><p style="text-align: justify;">对于基坑开挖，在软件中可以选择HMC本构模型，设置分别设置土体的弹性模量（压缩）和回弹模量（回弹），因为土体压缩时采用的弹性模量往往比回弹时的弹性模量更小，这样可以得到更真实的坑外和坑外土体位移情况。</p><p style="text-align: justify;">此外，如果对于分步施工，比如基坑分步开挖，或者分部放坡的情况，也可以按照施工步骤建立多个工况，逐步分析沉降情况，下图所示的案例是上海的一个基坑分步开挖，分析其对周边建筑物的沉降影响的案例。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527730182139745.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图15 基坑开挖对周边建筑物影响分析</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527730189911261.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1527730201609171.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">图16 基坑开挖完成时建筑物桩基弯矩分布</p>

<p style="text-align: justify;"><strong>项目名称：</strong>国内某基坑开挖项目——基坑开挖对电塔的影响分析</p><p style="text-align: justify;"><strong>使用软件：</strong>OptumG2</p><p style="text-align: justify;"><strong>项目模型</strong></p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908111745562.png" alt="blob.png"/></strong></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908145765344.png" alt="blob.png"/></p><blockquote><p style="text-align: justify;">注：图中红线为用于方便读取相应位置结果数据的结果截面，对计算没有影响。</p></blockquote><p style="text-align: justify;"><strong>岩土参数</strong></p><p style="text-align: justify;">在本次OptumG2计算中，岩土材料采用HMC材料模型来模拟，以考虑土体加载和卸载时不同的弹性变形规律。</p><table align="center" width="659"><tbody><tr class="firstRow"><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="51">编号<br/></td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="163">名称</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="63"><p>重度</p><p>kN/m³</p></td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82"><p>弹性模量</p><p>MPa</p></td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82"><p>回弹模量</p><p>MPa</p></td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67">泊松比</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67"><p>粘聚力</p><p>kPa</p></td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="83"><p>内摩擦角</p><p>°</p></td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="51">1</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="163">杂填土</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="63">15.4</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">20</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">60</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67">0.25</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67">5</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="83">12</td></tr><tr><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="51">2</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="163">可塑-硬塑状粉质黏土</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="63">15.3</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">40</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">120</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67">0.25</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67">23</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="83">16</td></tr><tr><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="51">3</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="163">稍密-中密状圆砾</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="63">16</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">80</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">240</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67">0.25</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67">2</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="83">33</td></tr><tr><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="51">4</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="163">强风化泥质粉砂岩</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="63">21.5</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">2500</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">7500</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67">0.3</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67">23</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="83">15</td></tr><tr><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="51">5</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="163">中等风化泥质粉砂岩</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="63">22</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">3600</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="82">10000</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67">0.3</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="67">35</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="83">20</td></tr></tbody></table><p style="text-align: center;"><br/></p><p style="text-align: justify;"><strong>边界条件</strong></p><p style="text-align: justify;">边界条件选用OptumG2默认标准边界条件，即模型左右边界限制x方向（水平方向）的位移，模型底边界同时限制x方向和z方向的位移。该边界条件也是有限元平面应变分析中最常用的边界条件。</p><p style="text-align: justify;"><strong>结果</strong></p><p style="text-align: justify;"><strong>（</strong><strong>1</strong><strong>）初始地应力</strong></p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908449186097.png" alt="blob.png"/></strong></p><p style="text-align: justify;"><strong>（</strong><strong>2</strong><strong>）地下连续墙施工</strong></p><p style="text-align: justify;">施工地下连续墙模型图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908466379775.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">施工地下连续墙后整体的位移云图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908525127172.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">电塔基础底部的沉降情况如下图所示，有计算结果和下图可以得到，施工地下连续墙，基础最大沉降为0.07mm，最大差异沉降约为0.054mm。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908546410920.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">施工地下连续墙后电塔基础沉降云图：</p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908555212015.png" alt="blob.png"/></strong></p><p style="text-align: justify;"><strong>（</strong><strong>3</strong><strong>）开挖至</strong><strong>2.5m</strong></p><p style="text-align: justify;">基坑开挖2.5m的模型图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908568773811.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">基坑开挖2.5m后整体的位移云图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908582803461.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">电塔基础底部的沉降情况如下图所示，有计算结果和下图可以得到，施工地下连续墙，基础最大沉降为0.08mm，最大差异沉降约为0.054mm。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908594495160.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">开挖2.5m后电塔基础沉降云图：</p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908613858434.png" alt="blob.png"/></strong></p><p style="text-align: justify;"><strong>（</strong><strong>4</strong><strong>）添加第一道支撑</strong></p><p style="text-align: justify;">添加第一道支撑模型图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908623983338.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">添加第一道支撑后整体的位移云图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908640165824.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">电塔基础底部的沉降情况如下图所示，有计算结果和下图可以得到，施工地下连续墙，基础最大沉降为0.11mm，最大差异沉降约为0.052mm。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908650592401.png" alt="blob.png"/></p><p><span style="text-align: justify;">添加第一道支撑后电塔基础沉降云图：</span></p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908662289948.png" alt="blob.png"/></strong></p><p style="text-align: justify;"><strong>（</strong><strong>5</strong><strong>）开挖至</strong><strong>8.6m</strong></p><p style="text-align: justify;">开挖至8.6m的模型图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908676210258.png" alt="blob.png"/></p><p><span style="text-align: justify;">开挖至8.6m后整体的位移云图：</span></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908692238482.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">电塔基础底部的沉降情况如下图所示，有计算结果和下图可以得到，施工地下连续墙，基础最大沉降为2.28mm，最大差异沉降约为1.71mm。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908704709456.png" alt="blob.png"/></p><p><span style="text-align: justify;">开挖至8.6m后电塔基础沉降云图：</span></p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908723591932.png" alt="blob.png"/></strong></p><p style="text-align: justify;"><strong>（</strong><strong>6</strong><strong>）添加第二道支撑</strong></p><p style="text-align: justify;">添加第二道支撑的模型图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908737487206.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">添加第二道支撑后整体的位移云图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908770524469.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">电塔基础底部的沉降情况如下图所示，有计算结果和下图可以得到，施工地下连续墙，基础最大沉降为2.03mm，最大差异沉降约为1.9mm。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908782363476.png" alt="blob.png"/></p><p><span style="text-align: justify;">添加第二道支撑后电塔基础沉降云图：</span></p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908797694009.png" alt="blob.png"/></strong></p><p style="text-align: justify;"><strong>（</strong><strong>7</strong><strong>）开挖至</strong><strong>13.6m</strong></p><p style="text-align: justify;">开挖至13.6m的模型图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908807969586.png" alt="blob.png"/></p><p><span style="text-align: justify;">开挖至13.6m后整体的位移云图：</span></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908823596535.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">电塔基础底部的沉降情况如下图所示，有计算结果和下图可以得到，施工地下连续墙，基础最大沉降为3.49mm，最大差异沉降约为2.25mm。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908833404845.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">开挖至13.6m后电塔基础沉降云图：</p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908845113094.png" alt="blob.png"/></strong></p><p style="text-align: justify;"><strong>（</strong><strong>8</strong><strong>）添加第三道支撑</strong></p><p style="text-align: justify;">添加第三道支撑的模型图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908859778877.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">添加第三道模型图后整体的位移云图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908873449702.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">电塔基础底部的沉降情况如下图所示，有计算结果和下图可以得到，施工地下连续墙，基础最大沉降为3.54mm，最大差异沉降约为2.27mm。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513908882487519.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">添加第三道支撑后电塔基础沉降云图：</p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513909240192714.png" alt="blob.png"/></strong></p><p style="text-align: justify;"><strong>（</strong><strong>9</strong><strong>）完全开挖</strong></p><p style="text-align: justify;">完全开挖的模型图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513909274630578.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">完全开挖后整体的位移云图：</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513909288890949.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">电塔基础底部的沉降情况如下图所示，有计算结果和下图可以得到，施工地下连续墙，基础最大沉降为9.8mm，最大差异沉降约为2.45mm。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513909324704692.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: justify;">完全开挖后电塔基础沉降云图：</p><p style="text-align: center;"><strong><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1513909341434325.png" alt="blob.png"/></strong></p><p style="text-align: justify;"><strong>总结</strong></p><p style="text-align: justify;">总结开挖过程中基础的最大沉降和最大差异沉降值，如下表所示：</p><table align="center" width="659"><tbody><tr class="firstRow"><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="98">施工步骤<br/></td><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="154">施工名称</td><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="184">基础最大沉降，mm</td><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="222">基础最大差异沉降，mm</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="98">0</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="154">（初始地应力）</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="184">/</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="222">/</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="98">1</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="154">施工地下连续墙</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="184">0.07</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="222">0.054</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="98">2</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="154">开挖至 2.5m</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="184">0.08</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="222">0.054</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="98">3</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="154">添加第一道支撑</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="184">0.11</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="222">0.052</td></tr><tr><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="98">4</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="154">开挖至 8.6m</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="184">2.03</td><td valign="middle" colspan="1" rowspan="1" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="222">1.71</td></tr><tr><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="98">5</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="154">添加第二道支撑</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="184">2.03</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="222">1.9</td></tr><tr><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="98">6</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="154">开挖至 13.6m</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="184">3.49</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="222">2.25</td></tr><tr><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="98">7</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="154">添加第三道支撑</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="184">3.54</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="222">2.27</td></tr><tr><td valign="middle" style="word-break: break-all; border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127);" align="center" width="98">8</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="154">完全开挖</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="184">9.8</td><td valign="middle" style="border-width: 1px; border-style: solid; border-color: rgb(127, 127, 127); word-break: break-all;" align="center" width="222">2.45</td></tr></tbody></table><p style="text-align: center;"><br/></p><p style="text-align: justify;">从上表可以得出，基础沉降大小和差异沉降均在允许范围内。</p>

<p><span style="color: #FF0000;"><strong>3-3剖面设计：GEO5</strong></span><br/></p><p><strong>工况1：无填土，无筋材，无抗滑桩</strong></p><p>本工况阶段主要用于验算没有进行填方之前原始边坡的天然稳定性。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488315195854.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488329292141.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488343625640.png" alt="blob.png"/></p><p>计算得到安全系数为2.44，边坡稳定性满足要求。<br/></p><p><strong>工况2：加填土</strong></p><p>本工况阶段主要用于验算添加填方后，填方边坡的稳定性和边坡整体稳定性。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488361496604.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488368311503.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488377947343.png" alt="blob.png"/></p><p>由于填土为无黏性土，因此最危险滑面位于边坡表面。这里为了搜索得到更深的滑面，进行滑面约束，即不考虑边坡表面的滑面，得到安全系数为1.09，边坡稳定性不满足要求。</p><p><strong>工况3：填土加筋材</strong></p><p>由于填土稳定性不满足要求，该工况阶段我们施加筋材，并验算施加筋材后的边坡稳定性。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488401442926.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488409896676.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488419273679.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488429988133.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488447151056.png" alt="blob.png"/></p><p>添加筋材后，使用GEO5的最危险滑面自动搜索功能和搜索区域限制功能，分别对边坡的整体稳定性，第一级台阶稳定性和第二级台阶稳定性进行了计算，安全系数分别为1.24、1.12和1.35，小于设计安全系数1.35，边坡稳定性不满足要求。</p><p><strong>工况4： 筋材+抗滑桩</strong></p><p>由于施加筋材后边坡稳定性依然不满足要求，所以考虑施加抗滑桩，并验算边坡整体稳定性。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488464169172.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488472373794.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488482881494.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488493755742.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488501438452.png" alt="blob.png"/></p><p>分别验算了滑面穿过三排抗滑桩的整体稳定性、第一个台阶的稳定性和滑面穿过最上面一排抗滑桩桩顶的第二个台阶的稳定性，安全系数分别为1.9、2.02和1.49，大于设计安全系数1.35，边坡稳定性满足要求。</p><p>在GEO5中设计抗滑桩时分为两步，第一步为概念设计或初步设计，即通过少数且重要的参数判断施加抗滑桩以后对边坡稳定性的影响；第二步为详细设计，即输入更多的参数，从而计算抗滑桩的变形、内力，并据此配筋。在该工况阶段中，我们实际上是通过初略估算抗滑桩能承受的最大下滑力（通常为抗剪承载力）来估算边坡的稳定性，从而快速确定抗滑桩的位置和所需抗滑桩的大致尺寸、间距等几何参数。</p><p>在下一步工况中我们将进行抗滑桩验算，即详细设计。</p><p style="text-align: left;"><strong>工况5：抗滑桩验算</strong></p><p>该工况中，我们对抗滑桩的承载力进行详细验算，得到桩身变形、内力和配筋情况。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488529910441.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488536378073.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488544117350.png" alt="blob.png"/></p><p>在土质边坡模块中我们可以计算得到作用在每排抗滑桩上的剩余下滑力和剩余抗滑力，利用得到的荷载，直接在土坡模块中调用「抗滑桩设计」 模块，即可以进行抗滑桩验算。</p><p>关于GEO5如何处理多排抗滑桩之间推力的分布问题，请查看这里：<a href="https://wen.kulunsoft.com/dochelp/1146" target="_blank">作用在抗滑桩上的力 - 库仑问答</a></p><p>在计算作用在抗滑桩上的推力时，软件无法计算桩顶低于地表的情况，即埋入式抗滑桩。原因在于土坡模块并不知道滑坡推力的分布形式，从而无法确定作用在桩身上的推力大小。处理方法为将桩定位到地表，得到滑坡推力，调用抗滑桩设计后，上移地层即可。根据假设的推力分布，取作用在抗滑桩上的推力部分，出于保守考虑，也可以将所有推力都作用在抗滑桩上。在本案例中，我们仅验算了最后一排抗滑桩。</p><p>关于在GEO5中进行多排抗滑桩设计的更多资料，请参考本教程：<a href="https://wen.kulunsoft.com/dochelp/91" target="_blank">多排抗滑桩优化设计 - 库仑问答</a> &nbsp;</p><p><strong>工况6：筋材+抗滑桩+地震</strong></p><p>最后，我们再对地震工况下的边坡整体稳定性进行验算。</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488664181298.png" alt="blob.png"/></p><p>添加地震工况，计算安全系数为1.69，大于设计安全系数1.15，边坡稳定性满足要求。这里没有再对地震工况下的抗滑桩单独验算，其验算方法和工况5相同，仅仅是考虑了地震作用。</p><p><span style="color: #FF0000;"><strong>破坏模式和安全系数复核：OptumG2</strong></span></p><p>对于复杂支挡结构，边坡的破坏模式往往较为复杂，采用极限平衡法（规范中采用的方法）计算得到的破坏模式或安全系数可能存在错误的情况，因此，本案例中我们还采用OptumG2（极限分析法）对该项目的边坡破坏模式和安全系数进行了复核。</p><p>关于OptumG2的介绍，请见：<a href="http://www.kulunsoft.com/products/9" target="_blank">OptumG2_南京库仑</a> &nbsp;</p><p>关于极限分析方法的详细介绍，请见：<a href="https://wen.kulunsoft.com/dochelp/1587" target="_blank">入门教程（上） - 库仑问答 </a>&nbsp;</p><p><strong>工况1：加筋材，无桩</strong></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488737505687.png" alt="blob.png"/></p><p>采用下限法计算得到边坡整体稳定性安全系数为1.235，和GEO5计算得到的整体稳定性安全系数1.24接近。</p><p><strong>工况2：加筋材，加桩</strong></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1511488752703128.png" alt="blob.png"/></p><p>计算得到安全系数为1.379，最危险滑面位于第二个台阶处，和GEO5计算得到的最危险滑面相同。</p><p><span style="color: #FF0000;"><strong>结论</strong></span></p><p>本案例利用GEO5的多工况功能，把6中不同的情况 – 天然原始边坡稳定性、填方后边坡的稳定性、填方后加筋边坡的稳定性、填方后加筋且加抗滑桩边坡的稳定性、地震作用下边坡的稳定性、抗滑桩验算 – 全部整合到了一个软件文件中，可以统一生成设计思路清晰的计算书，大大节省了建模和计算的时间。同时，相比于理正，GEO5可以把所有边坡支护结构（本案例中包括筋材和抗滑桩）全部整合到一个模型中计算整体稳定性，也能单独对抗滑桩或者经常进行验算。</p><p>最后，我们采用OptumG2中的极限分析方法对GEO5中极限平衡法计算得到的结果进行了复核。对于没有经验的工程师，或者非常复杂的支挡结构，OptumG2中提供的极限分析方法是一个非常好的计算手段。</p>