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1 GeoStudio 软件在岩土工程中的应用 中仿科技公司何燕云

2 主要内容 软件介绍 案例讲解 : 某露天煤矿边坡稳定性分析 典型坝体断面渗流分析 尾矿库渗流和边坡稳定性分析 软土固结模拟 排水设施模拟 Lower San Fernando Dam 地震动分析 污染物运移模拟 几个概念解释 边坡稳定分析支护荷载的作用 有限元法 + 极限平衡法分析边坡稳定性 渗透力 最大负压力水头 Seepage review 边界的应用及物理意义

3 软件介绍 加拿大 GEO-SLOPE 公司从 1977 年发展至今, 已成为全球最大的岩土软件开发公司之一, 用户覆盖全球 100 多个国家 中仿科技公司是 GEO-SLOPE 公司中国区独家区总代理商, 希望 GEO-SLOPE 公司的系列软件能给您的工作带来方便和帮助 当您使用 GeoStudio 解决问题时, 您已经加入了遍布世界 100 多个国家的工程师 大学教授 学者和学生组成的群体 我们将一如既往地致力于提高和加强软件解决岩土工程问题的能力, 使得我们的软件功能更强大 更易于使用

4 GeoStudio 包括 : SLOPE/W 用于边坡稳定性分析 SEEP/W 用于地下水渗流分析 SIGMA/W 用于应力和变形分析 QUAKE/W 用于动态地震响应分析 TEMP/W 用于地热分析 CTRAN/W 用于污染物传输分析 AIR/W 用于多孔介质地下水 - 空气相互作用分析 VADOSE/W 用于渗流区和土覆盖层分析

5 GeoStudio 包括 : SLOPE/W 用于边坡稳定性分析 SEEP/W 用于地下水渗流分析 SIGMA/W 用于应力和变形分析 QUAKE/W 用于动态地震响应分析 TEMP/W 用于地热分析 CTRAN/W 用于污染物传输分析 AIR/W 用于多孔介质地下水 - 空气相互作用分析 VADOSE/W 用于渗流区和土覆盖层分析 Seep3D( 三维渗流分析模块 ) 是 GeoStudio 专门针对工程结构中真实的三维渗流问题而开发的专业软件

6 某露天煤矿边坡稳定性分析 复杂的几何 多种方法搜索滑面 丰富的计算结果查看

7 典型坝体断面渗流分析 快捷的多工况模拟 灵活的边界条件 精确的计算结果 动画输出瞬态分析结果

8 多工况模拟

9 灵活的边界条件

10 动画输出瞬态分析结果

11 某尾矿库渗流分析 背景 几何模型 关键问题 堆石 灰 问题探讨 坝基粘土 编号名称渗透系数 cm/s K1 坝基粉质粘土 K2 粉煤灰 ( 水平 ) ( 垂直 ) K3 初期坝堆石

12

13 收敛性参数的设定

14 收敛性参数的设定 ( 续 ) Head Vector Norm: The % difference in vector norm of the computed pressure head of all nodes between two iterations. Gauss Point Conductivity: The order of magnitude difference in the conductivity of all gauss points between two iterations.

15 某铁矿尾矿库边坡稳定性分析

16

17 优化 改变部分滑面的方法 (Greco,1996;Malkawi, Hassan 和 Sarma,2001)

18 软土固结模拟 排水设施模拟 Stress/Strain 应力边界 力与位移边界 Hydraulic水头边界压力水头边界流量边界

19 SIGMA/W 的分析类型与本构模型 分析类型 Insitu Stress Redistribution Load/Deformation Coupled Stress/PWP Volume Change Dynamic Deformation 本构模型 Total Stress Parameters Linear Elastic Anisotropic Elastic Hyperbolic Nonlinear-Elastic Elastic-Plastic Slip Surface Add-In Effective-Drained Parameters Linear Elastic Anisotropic Elastic Hyperbolic Nonlinear- Elastic Elastic-Plastic Soft Clay (MCC) Slip Surface Add-In Model Effective Parameters w/ PWP Change Linear Elastic Elastic-Plastic Soft Clay (MCC) Slip Surface Add-In Model

20 孔压随时间消散 Pore-pressure response Settlements Final dissipation stage Pore-pressure response beneath the center of the embankment

21 排水板的模拟 请参考算例 Bangkok wickdrain - embankment Bangkok wickdrain - with perfect drain Bangkok wickdrain - with well

22 Lower San Fernando Dam 地震动分析 In the early morning hours of February 9, 1971, the San Fernando region of Southern California was shaken by a magnitude 6.6 earthquake. Three hospitals were badly damaged, several freeway interchanges collapsed, and the Lower San Fernando Dam sat perilously close to failure, threatening to unleash its 15 million tons of water on the valley below. The shaking initiated a major failure on the upstream side of the dam, leaving only a steep slide head scarp and very marginal freeboard.

23 The Lower San Fernando Dam Numerical analysis model of the Lower San Fernando dam

24 Earthquake shaking Acceleration versus time at the Dam crest

25 Contours of excess pore-pressure at the end of shaking Cohesion and friction angle alone critical slip surface Post-earthquake stability Post-earthquake movement directions

26 污染物运移模拟

27 几个概念解释 边坡稳定分析支护荷载的作用 有限元法 + 极限平衡法分析边坡稳定性 渗透力 最大负压力水头 Seepage review 边界的应用及物理意义

28 边坡稳定分析支护荷载的作用 有限元法 + 极限平衡法分析边坡稳定性 XL Q UL EL ER UR T W XR N U

29 F m = [ c β R+ ( N uβ) R tanφ ] N Nf Wx Nf ± Dd F f = [ c β cos α + ( N uβ) tanφ cosα] N N sin N α D cos ω N is the normal at slice base 29

30 N N N c β sinα + uβsinα tanφ W + ( XR XL) = F sinα tanφ cosα + F is function of: -gravity (W) - soil strength & geometry - factor of safety (F) - interslice shear force (X), X = λ X fn(interslice 30

31 基于条分法的极限平衡法最初是用来分析传统边坡的稳定性的, 在极限平衡法中加横向线载荷用来模拟加筋作用在潜在滑动体上面的集中线载荷必须被包含在力和力矩的平衡方程中 在 SLOPE/W 中, 当加筋体和土条底部相交时,SLOPE/W 就会在土条底部与加筋体相交点施加一个集中载荷

32 有限元法 + 极限平衡法 有限单元法 + 极限平衡法 SIGMA/W(2007) + SLOPE/W (2007)

33 有限元法 + 极限平衡法优点 不需对条间力进行假定 ; 由有限元计算出应力场, 边坡稳定性分析不存在迭代和收敛问题 ; 满足位移兼容性, 应力分布更接近于真实情况 ; 分析中可以直接考虑应力集中 ; 土和结构的相互作用被更真实的处理 ; 与 QUAKE/W 模块结合可以考虑地震力对边坡稳定的影响, 与 SEEP/W 模块结合可以处理更复杂的水压力分布

34 渗透力 在所有的 Geostudio 软件中, 分析使用土体的总容重和边界力来代替浮力和渗透力, 渗透力是不需考虑的

35 最大负压力水头 当水位线时水平时, 用水位线的方法会给出精确的初始孔隙水压力, 如果水位线是曲线, 则给出的是近似的初始孔压 近似能否被接受取决于问题本身

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37 Seepage review 边界的应用及物理意义 边界条件 :Potential Seepage Face Review 意义 : 流量与水头转化边界, 通过迭代求解得到溢出点位置

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39 GeoStudio 系列软件资源 GeoStudio 视频教程网 : 中仿 FTP 资源 : 地址 : ftp.cntech.com.cn 用户名 : 密码 : cntech.com.cn 岩土中国论坛 : GeoStudio 2010 公开培训

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