<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><strong>项目名称</strong>：国内某岩溶地质隧道开挖分析</p><p><strong>项目视频教程</strong>：<a href="/dochelp/1670" target="_blank" title="岩溶地质隧道开挖建模和分析" textvalue="岩溶地质隧道开挖建模和分析">岩溶地质隧道开挖建模和分析</a></p><p><strong>使用软件</strong>：EVS、OptumG2</p><p><strong>项目背景</strong>：本项目为国内某地铁开挖项目，由于地铁穿过一段岩溶地区，因此需要通过三维地质建模技术来进一步查明溶洞的分布情况，并据此进行隧道开挖数值分析。为了简化数值分析，采用收敛约束法，通过二维分析来模拟隧道开挖的三维效应。</p><p><strong>项目特点</strong>：不同于沉积地质，岩溶地质往往不能创建地层模型，需要利用指数克里金方法进行三维空间差值，创建岩性模型（地层模型和岩性模型的区别在视频教程中有详细说明）。溶洞作为一种特殊的地质体参与空间三维差值，这也是岩溶地质建模的常用处理手段。得到岩性模型以后，可以在EVS中进行隧道开挖，并提取剖面进行数值分析。当分析的剖面足够多时，也可以把数值分析对计算结果表达到EVS中。</p><p><strong>建模和分析流程</strong>：</p><p>　　1.&nbsp;利用EVS创建三维岩性模型</p><p>　　1.1 &nbsp;根据钻孔数据生成pgf文件 – 溶洞作为一种特殊的岩性材料</p><p>　　1.2 &nbsp;利用指数克里金方法生成三维岩性模型</p><p>　　1.3 &nbsp;利用tunnel_cut模块创建隧道</p><p>　　1.4 &nbsp;利用slice模块并结合python脚本沿隧道轴线切得多个计算剖面</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961323533376.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">三维岩性模型（岩溶以实体表示）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961338488153.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">钻孔分布</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961421558760.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">溶洞分布（绿色实体表示）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961443622125.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">溶洞和钻孔的相对位置关系</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961463553694.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">计算剖面X&nbsp;=&nbsp;2516209</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961482845350.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">计算剖面X&nbsp;=&nbsp;2516170</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961511493922.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">隧道位置和隧道穿过的地层岩性</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961531984146.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">隧道和溶洞的相对位置关系</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961623213306.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">计算剖面X&nbsp;=&nbsp;2516209（含隧道）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961641265510.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">计算剖面X&nbsp;=&nbsp;2516170（含隧道）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961659957384.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">计算剖面X&nbsp;=&nbsp;2516136（含隧道）</p><p>　　2.&nbsp;导入计算剖面至OptumG2进行隧道分析</p><p>　　2.1 &nbsp;计算无溶洞时的地应力分布</p><p>　　2.2 &nbsp;计算有溶洞时的地应力分布，并位移归零</p><p>　　2.3 &nbsp;利用收敛约束法分析隧道</p><blockquote><p>注：这里仅分析了岩溶影响最大的剖面X&nbsp;=&nbsp;2516209</p></blockquote><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961690289540.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">X&nbsp;=&nbsp;2516209剖面（不含溶洞）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961714406059.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">X&nbsp;=&nbsp;2516209剖面竖向初始地应力（不含溶洞）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961736987176.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">X&nbsp;=&nbsp;2516209剖面（含溶洞）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961758654870.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">X&nbsp;=&nbsp;2516209剖面竖向初始地应力（含溶洞）</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961780642363.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961796183006.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">X&nbsp;=&nbsp;2516209剖面左侧隧道开挖完成引起的竖向土体位移</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961847107225.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">&nbsp;<img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961862563634.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">X&nbsp;=&nbsp;2516209剖面两侧隧道开挖完成引起的竖向土体位移</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961889567833.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961900942553.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">X&nbsp;=&nbsp;2516209剖面隧道开挖完成衬砌的弯矩</p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961927273315.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;"><img src="https://wen.kulunsoft.com/uplo ... ot%3B title="1514961935314542.png" alt="blob.png"/></p><p style="text-align: center;">X&nbsp;=&nbsp;2516209剖面隧道开挖完成衬砌收到的围岩压力</p><p><br/></p>