二衬在GTS中的模拟

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隧道施工工法对结构变形的影响研究

隧道施工工法对结构变形的影响研究发布时间：2022-05-19T01:38:11.329Z 来源：《中国建设信息化》2022年3期作者：董学海[导读] 本文采用迈达斯GTS软件进行多种工法的施工模拟，计算得到各种工法下地面、初支和二衬结构的变形。

董学海（中铁二十五局集团第四工程有限公司广西柳州 545007）摘要本文采用迈达斯GTS软件进行多种工法的施工模拟，计算得到各种工法下地面、初支和二衬结构的变形。

通过比较分析计算结果可知，CRD法对结构变形具有较好的限制作用，三台阶预留核心土法施工引起的变形也在可控范围内，在允许结构产生一定变形的前提下，可优先采用三台阶预留核心土法。

该工法的关键在于，上部台阶施工后及时进行初支封闭。

初支封闭后可有效降低变形速率并使得变形逐渐趋于稳定状态。

上、中台阶施工是围岩变形控制的关键阶段。

关键词：三台阶预留核心土法、CRD、数值模拟Study on the influence of tunnel construction method on structural deformation Dong xuehai(China Railway 25 Bureau Group Fourth Engineering Co., LTD. Guangxi Liuzhou 545007) Abstract Midas GTS software is used to calculate the deformation of ground, primary branch and secondary lining structures.According to the comparative analysis and calculation results, it is known to see that CRD method has a good limiting effect on structural deformation, and the deformation caused by the three-step reserved core soil construction is also within a controllable range. On the premise of certain deformation of the structure allowed, the three-step reserved core soil method can be preferred.The key to this method is that the initial branch is closed in time after the construction of the upper steps.Reduce the deformation rate and make the deformation gradually go to a stable state.Upper and middle step construction is the key stage of surrounding rock deformation control. Keywords Three steps reserved core soil method, CRD, numerical simulation0 引言为满足国家基础交通运输的建设需要，公路工程建设在西南地区快速发展。

midasGTS作业(土木工程cad)

土木工程计算机软件应用（隧道工程专业）
课程考察题目
本隧道为两车道高速公路隧道，支护结构由初期支护和二次衬砌组成。

初期支护为25cm厚C20喷射混凝土，二次衬砌为30cm厚C30模筑素混凝土。

选取计算断面围岩为Ⅴ级，埋深**m（按附表每个同学不同）。

隧道开挖采用全断面法。

隧道内轮廓如图1。

图1 隧道轮廓及数值模型图(单位cm)
1、计算工况
（1）建立模型
（2）自重应力平衡；
（3）全断面开挖隧道，应力释放30%，计算平衡；
（4）施作初期支护，应力释放40%，计算平衡；
（5）施作二衬，应力释放30%，计算平衡。

2、计算参数
表中：E—弹性模量；ɣ—容重；μ—泊松比；c—粘聚力；ϕ—内摩擦角；H—支护厚度；W—宽度。

3、计算结果分析要求
（1）内力分析（分析每个施工步）；
（2）位移分析（分析每个施工步）；
（3）按现行的《混凝土结构设计规范》GB50010-2010进行初支和二衬的配筋计算。

深圳地铁某区间隧道二衬结构数值模拟分析

３ｌＣ０钢筋混凝土ｊ
．体松动、坍塌而产生的竖向和侧向的主动压力．支护结构会发生２４模拟计算结果及分析
一
定的变形，时，同由于围岩与支护结构的相互作用关系，护结支
根据ＡＳＳ有限元数值模拟得出该隧道二衬结构的受力和ＮＹ
２数值模拟２１计算模型的选择．
由于隧道施工过程中上覆土层的作用，护结构要承受因岩支
Ｉ
材料
ｆｙｋｍ弹容－Ｎ・。Ｉ性模量／Ｐｆ泊松比Ｉ／ｇｍ。Ｉ￣／Ｇａ密度ｋ・
２５ｌ３０｝０２ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ２５００ｌ
中国分类号：４１４Ｕ５．文献标识码：Ａ１采用平面应变模式，算模型沿隧道轴线方向不发生位）计
０引言
仅２假对于地下隧道工程的设计理论，历厂・漫长的发展过移，发生垂直和水平方向的位移；）定二衬结构为小变形弹经个性梁，且有足够多个离散等厚度梁单元；）用弹簧单元来模并３采程。由最早的依照拱桥方式进行模仿设汁，２到０世纪中期，克温拟围岩与结构的相互作用，弹簧单元仅受压，拉时自动脱落；）受４尔的局部变形理论得到广泛应用，支护结构与围岩视作连续介将结构拱底仅施加地基弹簧单元，忽略自重等因素对拱底产生的应力。质模型的分析方法得到发展。近年来随着计算机技术和岩土本

GTS在隧道设计及施工方面的应用

具体的施工过程为:1、打桩；2、顶板上部土体开挖；3、顶板；4、顶板上部土体回填； 5、上中板上部土体开挖；6、顶层建筑；7、下中板上部土体开挖；8、二层建筑；9、钢支撑上部土体开挖及钢支撑架设；10、底板上部土体开挖；11、底层建筑。
图 1 开挖前网格模型
图 2 板、柱、桩模型图
3、材料参数
材料名
3、参数
材料名称
填土 ③-1 ⑥-2 ⑧-1 ⑧-2 路面板
E/kPa
6870 13830 18130 40390 44460 20000000 22400000
c/kPa
15 15.5 34 31 25 －－
/°
15 9 22 24 28 －－
γ / kN m-3
18.1 15.4 18.4 19.3 19.1 24.5 24.5
0.29
19.0
24.1
30.7
0.29
20.2
1
35.0
0.30
21.3
36.8
35.0
0.29
20.2
1
35.0
0.29
21.0
6
40.0
0.29
21.0
6
40.0
0.20
29.0
-
-
0.20
25.0
-
-
7
4、各施工步分析计算结果
图 3 顶层建筑完成后楼板、边墙 P1(TOP)云图图 4 二层建筑完成后楼板、边墙 P1(TOP)云图
midas /GTS
Geotechnical and Tunnel analysis System
在隧道设计及施工方面的应用
一、 MIDAS/GTS 软件简介二、 MIDAS/GTS 在隧道设计施工中的应用三、 MIDAS/GTS 国内部分隧道用户列表四、 MIDAS/GTS 功能价格表

midasGTS常见问题释疑

MIDAS/GTS常见问题释疑第一部分：程序安装 (2)1.问：启动程序时提示没有发现保护锁？ (2)2.问：启动程序时提示密钥号错误？ (2)第二部分：前处理 (2)1.问：顶点拟合曲面为何有时不能实现？ (2)2.问：NURSS面与边界面的区别？ (2)3.问：检查重复形状应注意哪些问题？ (3)4.问：几何/合并面线的作用是什么？ (3)5.问：利用‘填充网格’命令将二维单元转变为三维单元时，为什么提示上下面单元数不同？ (3)6.问：为什么在连续点选缩放、平移、分行视图及旋转的时候功能会产生混淆？ (3)7.问：将二衬定义为实体的时候需要注意什么问题？ (3)8.问：“the quadratic 1-dimensional element type is supported”错误命令是什么意思？ (3)9.问：匹配面线命令的作用和用法? (3)10.问：在加‘面压力’时,其对象类型有‘单元,单元-面’ 有什么区别？ (4)11.问：GTS可以导入导出哪些格式，如何导入电子地图，电子地图抓图的精度如何？ (4)12.问：我们建立地表面的栅格面都是等间距的，但实际的勘测点都是随意的不等间距点，那么该如何生成地表面？可否通过3点坐标生成地表面或地层面？ (4)13.问：在水头边界定义时，怎样查看水头边界是总水头还是压力水头？ (4)14.问：在几何线或面上加了荷载，可以将荷载直接转化到节点或单元上吗？ (4)15.问：水头边界有哪些类型？ (5)17.问：在GTS里面可不可以显示结构单元的截面特性？ (5)18.问：在GTS里面可不可以对某些常用的功能设置快捷键？ (5)19.问：在GTS里面可不可以实现对某个单元的显示或隐藏？ (5)20.问：出现如图2所示的提示？ (5)21.问：出现如图3所示的提示？ (5)22.问：出现如图4所示的提示？ (6)23.问：在GTS里都否实现单元、节点信息的输入输出？ (6)24.问：为什么加了梯形荷载之后，窗口中显示的荷载数值是梯形变化的，而图形显示是矩形的？ (6)第三部分分析功能 (6)1.问：K0法与有限元法有什么区别? (6)2.问：计算边坡的时候需要注意的哪些问题？ (6)3.问：荷载释放率如何定义？ (6)4.问：为什么没有勾选位移清零，在第一步里面位移值也是零？ (7)5.问：GTS的动力分析，采用什么方法？可以做非线性分析吗？ (7)6.问：GTS的动力分析中，阻尼是怎么考虑的？ (7)7.问：GTS的动力分析中，动力荷载有哪些形式？ (7)8.问：在GTS中，动力边界是如何考虑的？ (7)9.问：在GTS中，质量矩阵采用何种形式？ (7)10.问：在GTS中，如何模拟移动荷载？ (8)11.问：在GTS中，爆破可以模拟吗？荷载是如何确定的？ (8)12.问：在GTS中，可以做场地的反应谱分析吗？有国内的场地规范吗？ (8)13.问：如何取得模型中某个点的加速度、速度、位移的时程图和时程序列？ (8)14.问：地震荷载是否可以仅施加在子结构上,另外在动力分析中是否可以施加位移荷载？ (8)15.问：在施工阶段考虑渗流问题，怎么考虑？ (8)16.问：在边坡稳定计算中怎么考虑渗流作用？ (8)17.问：渗流计算的时候，如何判断非稳定流和稳定流？ (8)18.问：在施工阶段分析中，包含非稳定流计算时，需要注意哪些问题？ (8)19.问：排水和非排水计算，在GTS中如何区别设置？ (9)20.问：在施工阶段渗流分析中出现如图6所示的提示？ (9)第四部分后处理 (9)1.问：GTS里面前后处理之间可以直接切换吗？ (9)2.问：GTS中单元的内力怎么考虑？ (9)3.问：在特性/变形中变形前的线宽可否小于1？ (9)4.问：为什么在定义剖面图时候改变定义平面命令显示不变？ (9)5.问：梁单元的轴力和弯距方向怎么判断？ (9)6.问：梁单元的combined 1-4是什么意思？ (10)7.问：定义多个剖分面或剪切面来参看后处理结果时，为什么不能同时显示已定义的多个剖分面和或剪切面？ (10)8.问：在用剖分面、剪切面查看后处理结果后，怎么退出到基本视图？ (10)9.问：屈服比的定义是什么？屈服比和安全系数有什么关系？ (10)第一部分：程序安装1.问：启动程序时提示没有发现保护锁？答：1.驱动程序没有安装好,请在“控制面板/添加或删除程序”中删除Sentinel Protection Inst aller 7.1.0，重新手动安装Sentinel Protection Installer 7.1.0。

MIDAS-GTS常见问题释疑2

MIDAS/GTS常见问题释疑 21.问题：四面体和六面体直接耦合有没有影响答：有影响，因此建议四面体和六面体之间用五面体过度。

2.问题：两台机子上计算结果显示不一样答：有可能是其中一台机子的操作系统有问题，建议重装操作系统。

3.为什么荷载结构法和地层结构法计算下来结果相差很大，应该采用那个计算结果进行设计？答：应该从受力的角度看，对于荷载结构法来说，计算受力的对象是衬砌结构；而地层结构法的受力对象是衬砌和土层。

因此就会有这种情况：荷载结构法的全部荷载是由衬砌结构承担的，反映的是围岩垮塌的情况下，支护结构能够承担不至于倒塌；地层结构法的全部荷载由岩土和结构来承担，这样从设计的角度来看是偏于不安全的，但是能够充分考虑围岩自稳的状态。

4.[单元23109错误]: 输出坐标系垂直于单元局部坐标系。

是什么意思？答：遇到这种情况，可以通过调整特性里面面单元的材料坐标系。

5.荷载释放系数问题？答：当某个单元被钝化时，定义了荷载释放系数，当荷载释放没有完成的时候你不能把它再激活。

a)有两种方法：一种是不要定义荷载释放系数；还有一种就是把这个网格组再复制一次，钝化的时候把这个网格组钝化，激活的时候把复制的网格组激活就可以了。

6.后处理结果，云图中有数值怎么解决答：后处理模式中，第四个里面有结果数值，可以调整。

7.桁架与植入式桁架的计算区别？答：计算得到的岩土结构受力差不多；植入式桁架的轴力很小。

8.多次对同一个网格组进行修改单元属性命令，在程序中是否起作用？答：在施工过程中，可以计算，在模拟材料转换的时候是可以的。

但是如果单元没有经过激活钝化的，应力应变位移状态是会继承的。

因此如果考虑挖掉再回填其他的工况的话，建议采用复制单元。

9.在导入CAD的时候，为什么有些曲线导进来不对？10.答：在CAD中需要将这些线炸开再导进来。

11.为什么有的时候进行渗流分析的时候报错信息提示自由度有问题？答：造成这种的原因是渗透系数偏小。

midas GTS常见问题一

GTS问题总结1问：GTS中单元的内力怎么考虑？答：对于梁单元来说，可以通过查看内力图来查看结构的内力。

对于实体单元，只能查看单元的应力情况，详细的结果内容见《后处理结果意义》。

2问：在边坡稳定计算中怎么考虑渗流作用？答：可以先利用渗流计算并将计算的结果导入到边坡稳定计算里面。

步骤：1定义渗流分析工况，并进行计算；2在边坡计算中利用模型/荷载/应用渗流结果所得孔压，选择渗流分析工况；3进行边坡计算。

基本原理：利用‘总应力＝有效应力＋孔隙水压力’来计算。

3问：顶点拟合曲面为何有时不能实现？答：有时候选择的顶点突变比较严重，由于计算机算法的问题，软件拟合的曲面不是很好。

这样可以首先分成几块来进行拟合，并利用边界面把这几块连接起来。

如果不行，可以删除一些变化比较大的地方，再尽量来拟合。

4问：NURSS面与边界面的区别？答：边界面最多能够用四个边界线定义，而NURSS可以用多个边界线来定义。

但是NURSS面最好不要多用。

用边界面生成面时，当边界线大于4时，需要将一些线连接起来，这样生成的面包含四个边界线，在需要划分映射网格时候，是根据连接后的线与其他三个形成两对相对的边组来划分网格，因此在连接组合两条边或更多的时候需要注意组合的边。

轮廓线内部包含有其他轮廓线时(例: 内部有圆孔的曲面)不能生成NURBS曲面。

NURBS 面虽然是建立曲面形状的较好的方法，但是为了建立曲面使用的边线和实际要生成的曲面的边线有可能不一致，所以在对包含NURBS面的表面进行缝合等操作时，输入的误差y要比基本值稍大一些才能正常运行缝合等操作。

当选择线后按预览时没有生成消隐形状时，请终止生成。

没有生成消隐形状表示面的构成有问题，这对后续的建模会有影响。

此时最好对线进行合并等编辑操作，然后再重新建立面。

如果实在没有好的方法解决，在建立了非正常的面之后，使用修补工具(Repair Factory)中的固定形状(Fix Shape)功能修改形状后再进行后续的建模工作。

GTS在基坑中的部分应用

工程单位：上海地下建筑设计院工程名称：某地铁车站周边基坑开挖模拟情况：模拟已有车站周边的两个基坑（大厦基坑、变电站基坑）同时开挖对地铁车站的影响组成部分：一个既有车站、周边两个基坑平面布置图大厦支撑布置图车站顶板布置图整体模型结构单元整体图开挖阶段连续墙DX方向位移图开挖阶段土体DZ方向位移图工程单位：上海地下建筑设计研究院工程名称：某地铁车站出入口改造工程模拟情况：真实模拟平面多工序、立体多层次的施工作业顺序组成部分：既有车站、既有通道、既有广场、出入口平面布置图整体模型结构单元整体图工程单位：上海交通大学工程名称：某盾构隧道推进过程对上部水管结构影响分析模拟情况：随盾构逐环推进，周边土体沉降和结构变形组成部分：既有水管、新建盾构隧道衬砌整体模型原有水管和隧道衬砌CS15模型竖向位移DZCS15 模型Z方向应力CS15 水管DZ方向位移图工程单位：上海市政工程设计研究院工程名称：某既有隧道上方开挖基坑模拟情况：采用抽条式开挖基坑，考察坑底回弹、连续墙变形及其开挖过程对既有隧道衬砌的影响组成部分：既有隧道衬砌、上方基坑整体模型结构单元整体图CS4土体DZ方向位移图CS9土体DZ方向位移图CS9隧道衬砌DZ方向位移图工程单位：上海市政工程设计研究院工程名称：某车站周边开挖基坑模拟情况：模拟已有车站周边的两个基坑同时开挖对地铁车站的影响组成部分：既有车站、周边两个在建基坑图1 整体模型图2 地下连续墙图3 横撑布置图图4 小坑横撑布置图图5 大坑横撑布置图图6 横撑及桩布置图图7 横撑与桩布置图图8 楼板和柱布置图大坑挖到底时土体DZ方向位移图小坑挖到底时土体DZ方向位移图大小基坑顶板竖向位移。

midas GTS-隧道专题

3、导入DXF 2D对话框点击“选择Autoc
ad的DXF文件”按钮。
4、在打开对话框里选择隧道几何模型。
5、选择要导入的DXF格式文件“梁单
2
元”。
6、确认导入的几何文件后，点击“打
开”按钮。
7、确认导入的DXF格式文件无误后，点
击“确认”按钮。
7、点击“确认”按钮
北京迈M达ID斯A技S 术IT有C限o.,公L司td.
度。 12、选择混凝土等级。
8
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13、确认无误后点击“设计”按钮，软
件就会根据前面计算的内力出计算书。
10
11
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4 5 6
7 12
13
20
/gts/
MIDAS/ GTS 培训教程
知识要点：
北京迈M达ID斯A技S 术IT有C限o.,公L司td.
今天我们主要培训两个方面的内容： 1、如何采用GTS进行隧道结构分析及设计。 2、初支和二衬在GTS里面模拟的几种方法。如果大家对培训内容有什么疑问会后大家一起交流，如果对培训形式有什么更好的建议请大家发邮件到：daijc@。
2
/gts/
阶段>定义施工阶段。
3、在定义施工阶段对话框
里选择“新建”按钮。
4、阶段名称输入“初始阶
段分析”。
5、阶段类型选择“施工”。
6、把隧道、围岩的单元、
一般约束的边界、自重荷
载拖入激活表单。
7、勾选位移清零
8、保存
1
2
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北京迈M达ID斯A技S 术IT有C限o.,公L司td.
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MIDAS_GTS-二维衬砌分析

20. 网格组处输入‘Slab’。
21. 点击预览按钮确认指定的网格的分割个数。
22. 点击
。
23. 为了查看生成的单元在模型工作目录树里选择特性 > 特性 > 线点击鼠标右键
调出关联菜单。
24. 选择显示全部。
通过截面库定义的特性值其形状可以像三维实体单
25.
若已查看生成的截面就重新选择特性
二维衬砌分析
截面库里有方形、圆形 22. 为了计算矩形截面的截面特性勾选截面库。
以及管形等多样化的截面 23. 确认形状指定为‘方形’。
形状并且自动计算截面特
性值。
24. H处输入‘0.4’。
25. B处输入‘1’。
26. 点击
。
27. 添加/修改特性对话框里点击
。
28. 添加/修改线属性对话框里点击
运行程序。
1. 运行GTS程序。
2. 点击文件 > 新建打开新项目。
3. 弹出项目设定对话框。
4. 项目名称处输入‘基础例题 9’。
5. 模型类型指定为‘2D’。
6. 分析约束指定为‘X-Z 平面’。
7. 其他的直接使用项目的默认值。
8. 点击
。
9. 主菜单里选择视图 > 显示选项...。
10. 一般表单里网格 >节点显示指定为‘True’。
浅埋隧道时可以通过静止土压力和主动土压力来进行分析，但是深埋隧道需要按照坍落拱来进行分析。
P1=3.0 tonf/㎡
(0,0,5.3325)
P1=3.0 tonf/㎡
60° 3.000
0.400 m
(-4.040009,0,3)
120°
(4.040009,0,3) R1=4.665m

MidasGTS2D隧道参数分析

操作过程
1）在主菜单中选择【网格】
>自动划分网格>线
2）如图所示选择左侧隧道
锚杆对应的15条线
3）在“播种方法”中指定
“分割数量”
4）在“分割数量”中输入
“1”
5）在属性中选择“ID:7锚
杆”
6）在网格组中输入“左侧
锚杆”
7）点击【确定】
2
同样的方法生成“右侧锚杆”。在操作例题中锚杆的属性被定义为“植入式桁架”，锚杆没有节点共享而是由自动划分网格生成模型。桁架/梁进行节点共享。
混对应的24个单元
5）在属性中指定为“ID 6
1
硬喷混”
6）点击【确定】
4
同样的方法生成右侧喷混硬化阶段
MIDAS IT Co., Ltd.
1 3 4
5 6
7
Parametric Study 기능을 활용한 2차원 병설 터널해석
9
Stepபைடு நூலகம்
06 模型>边界>地面支撑
操作过程
1）在主菜单中选择【模型】 >边界>地面支撑 2）在边界组中输入“地面边界条件” 3）选择地面网格 4）点击【确定】
3
1 2
4
柏松比(ν)
0.2 0.2 0.3
容重(Y) [tonf/m3]
2.4 2.4
7.85
面积（厚度） [m] 1 1
0.025
Parametric Study 기능을 활용한 2차원 병설 터널해석
4
Step
02 文件>打开
Procedure
1）点击【文件】>打开; 2)选择“GTS 2D 例题39. gtb”;

MIDAS中二衬在GTS中的模拟

二衬在GTS中的模拟在GTS模拟隧道开挖的时候，大多数用户希望能够将二衬的作用模拟进去，下面将分别将几种方法说明如下（由于本资料是对实现二衬的方法，所以以二维模型为主，采用一个开挖步骤：1、把二衬作为初支厚度的增加部分（见模型“第一种方法”）在这种方法中，模拟二衬是通过模型/边界/修改单元属性，把初支单元的属性修改为初支+二衬（材料不发生变化，只是特性的厚度由初支的厚度变化为初支+二衬的总厚度）的材料属性；然后施工阶段施做支护阶段，把该边界条件激活。

这种方法的思路在于：把二衬作为初支的厚度增加，来考虑二衬添加后支护增强的效应。

图1 修改单元属性。

这种方法的优势在于：建模简单，在考虑初支的模型基础上只需要添加加厚度的“修改单元属性”命令，就可以近似的考虑二衬的支护作用。

缺点在于：不能将初支和二衬的内力分别显示，只能把两者对围岩总的支护效应体现出来；不能够考虑初支和二衬之间的相互滑移。

2、初支和二衬都使用梁单元建立。

（见模型“第二种方法”）这种方法中，在第一次析取线单元生成初支的基础上，再次析取线单元生成二衬。

在这种模拟方法的思路在于：初支和二衬在同一位置的梁单元，单元完全重合；二衬作为二次支撑结构来受力。

这种方式的优势在于：建模相对简单，计算结果中可以对初支和二衬的结果进行分别显示；可以显示初支和二衬的内力图。

缺点在于：不能够考虑初支和二衬之间的相互滑移。

3、初支使用梁单元，二衬采用平面应变单元。

（见模型“第三种方法”）这种方法中，初支采用梁单元，二衬采用平面应变单元模拟。

这样二衬的位置在开挖之前属于岩土材料，因此需要考虑这部分网格重新激活问题。

有两种方式可以实现：第一种，使用模型/边界/修改单元属性，把岩土材料修改成二衬的混凝土材料，当成一种边界条件，在二衬施加的阶段把这部分网格重新激活，然后把定义的边界条件激活；第二种，在二衬的位置划分两次网格，分别赋予岩土和混凝土材料参数，在相应的阶段将这两种网格激活或钝化。

地铁出入口暗挖通道下穿市政道路及重要管线的影响分析及数值模拟

0引言随着城市化进程的加速，城市轨道交通作为现代化城市交通的重要组成部分，地铁建设在缓解城市交通压力、促进区域经济发展、提高居民出行质量中具有重要意义。

在地铁建设过程中，由于周边环境较为复杂，市政管线众多，当需要出入口有过街需求时，通常采用暗挖法下穿市政道路及管线，如果施工方案中针对性保护措施不力，将面临土体坍塌和管线渗漏等风险，造成严重的经济损失。

本文依托沈阳地铁工程实例对浅覆土暗挖下穿道路及市政管线施工风险进行分析，制定可行的设计方案。

以降低施工风险，避免对市政道路及管线运营造成不利影响[1-5]。

通过对工程实例进行三维数值模拟，分析暗挖通道施工对上方市政道路及管线的影响。

同时，通过数值模拟对比分析，探究采用深孔注浆法对土体加固前后，市政道路及管线沉降的变化规律，并为实际工程提供一定的参考作用。

1工程概况沈阳地铁6号线某车站位于鸭绿江北街与金山路交叉口南侧，其中A2~A3出入口暗挖通道下穿鸭绿江北街及道路下方多条重要市政管线。

依次为：DN1000砼排水管，埋深2.9m ；2根DN800钢热力管，埋深2.5m ；DN400铸铁给水管，埋深1.5m ；DN800砼排水管，埋深2.7m ；2根DN630钢热力管，埋深1.6m 。

同时暗挖通道横跨盾构区间，现场施工条件环境复杂。

周围环境情况如图1所示。

2工程地质及水文情况沈阳地区地貌上单元众多，主要为浑河冲洪积新、老扇高漫滩及古河道，市内最高处是东部的大东区，海拔65m ，最低处是西部的铁西区，海拔36m ，平均海拔约50m ，地势由东向西缓慢倾斜。

本车站场地位于沈阳市皇姑区鸭绿江北街与金山路交汇处南侧，地势较平坦，本基坑穿越的土层主要为杂填土、粉质黏土、中粗砂、粉质黏土、砾砂、圆砾，基底位于砾砂层。

隧道围岩等级为Ⅵ级。

勘察期间场地未见地表水。

勘察期间场地内见有一层地下水，为孔隙潜水，主要赋存于砾砂及以下地层中，现场测得地下稳定水位埋深约为14.7~16.2m ，主要受地下水径流补给。

midas GTS在地铁、基坑、隧道工程中的应用

GTS 边界与荷载
荷载条件 • 自重 • 节点集中力、节点弯矩 • 强制位移 • 压力荷载 • 梁单元/连接梁单元荷载 • 节点/单元温度、温度梯度 • 预应力 • 其他工况结果 • 节点质量边界条件 • 支撑、地面支撑 • 节点水头 • 节点/曲面流量 • 渗流面 • 渗流边界函数 • 非饱和特性函数：渗透率、含水率 • 非固结边界 • 排水边界 • 滑动表面
断面图
临时结构计算模型
3）拆除该段的水平支撑； 4）施工边墙和顶板。
拆除竖撑竖向位移：8.12mm
施作仰拱竖向位移：9.91mm
拆除横撑竖向位移：9.73mm
施作边墙竖向位移：12.44mm
桩的侧向位移
边桩和支撑轴力
边桩和支撑弯矩
工程说明：
1 50.87
1
1 3
某地铁线区间为大跨段，采用PBA工法施工。大跨段
工程示意图
GTS 计算模型
地基位移变形
筏板弯矩
桩基轴力
北京迈达斯技术有限公司
NO2. 线性静力分析
结构计算简图
结构弯矩
结构轴力
结构剪力
本构模型：弹性邓肯-张横向各向同性应变软化特雷斯卡剑桥模型范梅塞斯 D-min model 德鲁克-普拉格节理模型霍克-布朗莫尔-库仑 Jardine模型修正莫尔-库仑
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工程说明：
工程包括14km隧道, 7 个车站和大约300万m3岩料（挖掘），隧道和车站通过挖掘和爆破形式实现，支护形式采用喷锚结构，赫尔辛基地铁站和区间线部分位于海平面以下，地铁线多段位于市区（建有高层建筑及重要结构物）下方。
位移云图

三种不同施工步序下连拱隧道变形沉降的数值模拟计算

三种不同施工步序下连拱隧道变形沉降的数值模拟计算一、计算目的厦门市机场路一期（仙岳路～演武大桥）工程JC3合同段，起始里程为YK7+018，终点里程为YK8+150，其中YK7+500～YK8+150为浅埋暗挖隧道段，该段平面布置为分岔式结构，即由连拱隧道、小净距隧道组成。

K7+500～YK7+540段为连拱隧道，开挖跨度最大为33.66m；该段隧道埋深9.9～10.4m；围岩条件极差，隧道拱部围岩以残积亚粘土为主，洞身围岩主要为全风化和砂状强风化花岗岩，围岩为Ⅵ级围岩。

为了保证隧道本身结构和地表建筑物的安全，重庆交通科研设计院设计了三导洞开挖的双连拱施工方案（方案一）。

但在实际施工中，为了加快进度缩短工期，对原设计方案进行了调整，虽仍采用三导洞开挖，但改变了各导洞的开挖顺序，第一循环K7+500～YK7+520 段和第二循环K7+520～YK7+540段分别采用方案二和方案三施工。

为了对比双连拱隧道YK7+500～YK7+540段在三种不同施工步序下造成的拱顶和地表沉降大小，并简要分析其变形规律，特作本数值模拟计算。

二、施工方案简述方案一的具体施工步序如下所述，见图2-1。

第一步：中导洞开挖、支护，一次开挖贯通长度为20m （YK7+500～YK7+520）；第二步：施作中墙及临近第一层二次衬砌，中墙右侧回填；第三步：开挖隧道左右侧导洞上台阶，进行支护，开挖长度为20m；第四步：开挖隧道左右侧导洞下台阶，进行支护和第一层二次衬砌，开挖长度为20m；第五步：左侧导洞第一层二次衬砌完成后，对左主洞分成弧形导坑、上台阶、下台阶进行开挖，施作支护和第一层二次衬砌，开挖深度为20m；第六步：右侧导洞第一层二次衬砌完成后，对右主洞分成弧形导坑、上台阶、下台阶进行开挖，施作支护和第一层二次衬砌，开挖深度为20m；第七步：左右洞临时支撑解除，浇筑第二层衬砌。

图2-1 方案一的各施工步序及错距方案二的具体施工步序如下所述，见图2-2。

隧道二次衬砌可靠性的仿真模拟分析

区变化情况以及衬砌的变形和应力情况进行分析。（）二次衬砌施做后，１隧道整体稳定性分析。从图３中可以看出，隧道开挖之后，在底板与帮部交界处发生了应力集中，此处发生拉应力破在
围岩内摩擦角；
定并释放了总位移量的８％， “ 为最终周边位移０即
化设计和施工也愈发显得重要起来。然而，过去各
勘探设计施工单位已习惯于采用类比工程的方法进行设计施工，再加上各单位对规范中关于支护结
果参数的理解上存在一定的差异，在一定程度上这脱离了具体隧道工程的实际情况，因此在具体工程
⑥ ２１ＳｉＴｃ．ｎｎ．００Ｃ．ｅｈＥｇｇ衬砌可靠性的仿真模拟分析
宋小行杨再海许刚邵建峰雷璇
（中国铁建十一局集团第四工程有限公司，武汉４００新疆市政建筑设计研究院有限公司，３００；乌鲁木齐８０６）３０３
口： — — —
，外一，内
ｔ），斗４２２模拟结果分析．
式中，圆形内最大切力；ｏ一ｒ
ｒ一二次衬砌外半径；外ｒ一二次衬砌内半径；内
ｃ围岩的黏聚力；一
一
经过仿真模拟，文就施工衬砌后隧道的塑性本
个单元，３２５节点。网格划分以及衬砌模型见２２个
图２所示，拟范围内围岩物理力学参数见表１模。

MIDAS GTS 算例隧道衬砌

操作例题 02. 隧道衬砌图 1 隧道衬砌例题模型利用FX+里提供的隧道截面模板及多样化的建模工程生成如图1所示的隧道衬砌模型。

由于此例题只是为了熟悉FX+的使用方法，所以其单位与尺寸并无实际意义。

建模方法移动工作平面为了建立二维隧道截面将工作平面移动到基准位置。

1. 关联菜单里选择移动工作平面…。

2. 移动工作平面对话框里选择基准面表单。

3. 工具条的选择过滤里确认指定为‘基准面’。

4.在模型窗口或者树形菜单的工作目录树中的基准里选择‘XZ-平面’。

(参考图2 )5. 勾选定义原点并输入‘0, -200, 0’。

6. 点击。

图2 选择工具条, 工作平面和树形菜单里关于基准的选择方法ÔFX+里当选择某个体时如果将鼠标放到个体上，个体就会自动亮显为蓝色，此时若点击左键就会选中该个体。

由于可以累加选择多个个体所以只要点击想添加的个体即可。

也可以通过其它方法像拖动模型窗口来进行选择，而且不单单在模型窗口里可以选择，在工作目录树里也同样可以选择。

解除选择时可以再选择一下或者点击解除选择。

通常会设定为选择状态，若未点击选择按钮是无法选择的。

在模型窗口中的空白处点击鼠标右键调出关联菜单。

基准XY-平面平面YZ-平面树形菜单(基准)选择过滤(工具条)Ô通常情况下在模型窗口中显示整体坐标系(GCS)和单元坐标系(WCS)以及栅格。

整体坐标系的X, Y, Z轴分别显示为红、绿、蓝色。

在工作平面上可以通过点击关联菜单中的开关GCS三角标, 开关WCS三角标来进行显示及隐藏。

在模型窗口中调出关联菜单通过点击开关栅格也可以显示隐藏栅格。

Ô由于基准是成为各种计算和测量标准的点、轴、平面，是指定模型形状的几何位置的标准。

FX+里新建项目时基本上提供整体坐标系的原点、X、Y、Z轴及XY, YZ, XZ平面内的基准。

用户可以利用几何 > 基准的子菜单来定义新的基准。

二维隧道利用二维隧道截面模板在工作平面上建立2个隧道截面。

基于MIDASGTS的地铁联络通道设计

基于 MIDAS GTS 的地铁联络通道设计摘要：结合东莞轨道一号线大岭山站~大岭山东站区间1号联络通道的工程案例分析，通过深埋隧道围岩压力计算和全土柱围岩压力计算得到的结果分析，结合规范理论、基于MIDAS GTS数值模拟分析，得到安全、经济、合理的深埋隧道围岩压力的计算方法，为完善联络通道支护结构设计提供参考。

关键词：联络通道；深埋隧道；围岩压力；自然拱1 引言随着城市化的脚步加快，地铁在城市交通中发挥的作用越来越大。

不同于盾构区间隧道，地铁联络通道一般采用暗挖法施工，暗挖隧道在开挖及使用过程中容易出现围岩破碎、开裂、拱顶发生较大变形等施工风险。

采用全土柱围岩压力设计的联络通道二衬尺寸偏保守，容易造成经济成本过高，通过地层结构法计算得到的围岩压力偏小，容易造成结构不安全，且地层结构法的理论计算方法仍未完善，一般用于辅助设计，因此围岩压力的计算及分布规律成为暗挖隧道结构设计的关键。

本文结合规范理论、基于MIDAS GTS数值模拟分析，结合东莞轨道一号线大岭山站~大岭山东站区间1号联络通道的工程案例分析，得到安全、经济、合理的深埋隧道围岩压力的计算方法，为完善联络通道支护结构设计提供参考。

2 地铁隧道围岩压力的计算方法2.1超浅埋隧道围岩压力的计算方法联络通道围岩压力包括垂直土压力和水平土压力。

超浅埋隧道垂直围岩压力采用全土柱荷载计算：式中为围岩重度，；为隧道拱顶围岩厚度，m。

水平土压力按以下公式确定：式中λ为侧土压力系数，由土体内摩擦角计算得到。

2.2深埋隧道围岩压力的计算方法根据《铁路隧道设计规范》（TB 10003-2016）附录D 、E 规定，深埋隧道围岩压力的计算方法如下：（1）若隧道埋深（深埋隧道垂直荷载计算高度），隧道为深埋隧道。

其中：式中s 为围岩等级，ω为宽度影响系数，B 为隧道宽度，i 为隧道宽度增减一米时围岩压力的增减率。

（2）深埋隧道的垂直土压力为：式中γ为围岩重度，（3）深埋隧道的水平土压力按表1确定：表 1. 围岩水平匀布压力＜0.15(0.15~0.30)(0.30~0.50)(0.50~1.00)3 案例分析3.1 工程概况本文以东莞轨道一号线大岭山站~大岭山东站区间联络通道为例，进行塌落拱高度计算及围岩压力的计算，并基于MIDAS GTS软件进行有限元建模分析，得到联络通道二衬的配筋结果。

二维gts结构设计基础操作

二维gts结构设计基本操作仅个人研究总结，欢迎交流。

1.1 建立模型CAD中建立二维模型线框，另存为dxf文件，导入gts。

执行→导入→DXF 2D（线框）1-1 导入DXF线框1-2 导入后效果（操作技巧：CAD中线框一定要闭合）1.2 定义材料及截面执行→静力/边坡分析→材料采用混凝土C401-3 定义结构材料定义土层：0.25）1-4 定义土层一般参数全风化花岗岩0.825230271-5 定义土层非线性参数1-6 全部土层定义执行→静力/边坡分析→属性→建立1D→梁→截面→H、B1-7 定义结构属性执行→静力/边坡分析→属性→建立2D→平面应变→截面→H、B1-8 定义土层属性1-9 全部土层属性1.3 网格划分（先小后大，先结构后土层）执行→网格→生成→2D→自动区域→选择线→网格尺寸0.51-10 网格划分1-11 全部网格划分1.4 定义结构执行→网格→单元→析取→几何1-12 析取顶管结构1-13 析取全部结构2.1 定义边界条件执行→静力/边坡分析→边界→约束→自动2-1 定义边界条件2.2 定义荷载执行→静力/边坡分析→荷载→自重2-2 定义自重执行→静力/边坡分析→荷载→压力2-2 定义超载2.3 定义工况执行→静力/边坡分析→施工阶段管理→定义施工阶段激活全部土体：2-3 定义初始工况钝化河道结构：2-3 建立河道钝化顶管：2-4 建立顶管工况3.1 分析结果查看执行→分析工况→新建→添加/修改分析工况3-1 定义分析工况3-2分析控制执行→分析→运行3-3 分析3-4 分析结果查看。

MIDAS-GTS常见问题释疑

MIDAS/GTS常见问题释疑第一部分：程序安装 (2)1.问：启动程序时提示没有发现保护锁？ (2)2.问：启动程序时提示密钥号错误？ (2)第二部分：前处理 (2)1.问：顶点拟合曲面为何有时不能实现？ (2)2.问：NURSS面与边界面的区别？ (2)3.问：检查重复形状应注意哪些问题？ (3)4.问：几何/合并面线的作用是什么？ (3)5.问：利用‘填充网格’命令将二维单元转变为三维单元时，为什么提示上下面单元数不同？ (3)6.问：为什么在连续点选缩放、平移、分行视图及旋转的时候功能会产生混淆？ (3)7.问：将二衬定义为实体的时候需要注意什么问题？ (3)8.问：“the quadratic 1-dimensional element type is supported”错误命令是什么意思？ (3)9.问：匹配面线命令的作用和用法? (3)10.问：设置桩单元的时候，为什么在检查网格的时候，在桩单元处会出现自由线，这影响结果吗？ (4)11.问：在加‘面压力’时,其对象类型有‘单元,单元-面’ 有什么区别？ (4)12.问：GTS可以导入导出哪些格式，如何导入电子地图，电子地图抓图的精度如何？ (4)13.问：我们建立地表面的栅格面都是等间距的，但实际的勘测点都是随意的不等间距点，那么该如何生成地表面？可否通过3点坐标生成地表面或地层面？ (4)14.问：在水头边界定义时，怎样查看水头边界是总水头还是压力水头？ (4)15.问：在几何线或面上加了荷载，可以将荷载直接转化到节点或单元上吗？ (5)16.问：水头边界有哪些类型？ (5)17.问：在GTS里面可不可以显示结构单元的截面特性？ (5)19.问：在GTS里面可不可以对某些常用的功能设置快捷键？ (5)20.问：在GTS里面可不可以实现对某个单元的显示或隐藏？ (5)21.问：出现如图2所示的提示？ (5)22.问：出现如图3所示的提示？ (5)23.问：出现如图4所示的提示？ (6)24.问：在GTS里都否实现单元、节点信息的输入输出？ (6)25.问：为什么加了梯形荷载之后，窗口中显示的荷载数值是梯形变化的，而图形显示是矩形的？ (6)第三部分分析功能 (6)1.问：K0法与有限元法有什么区别? (6)2.问：计算边坡的时候需要注意的哪些问题？ (6)3.问：荷载释放率如何定义？ (7)4.问：本构模型采用邓肯－张模型为什么不容易收敛？ (7)5.问：为什么没有勾选位移清零，在第一步里面位移值也是零？ (7)6.问：GTS的动力分析，采用什么方法？可以做非线性分析吗？ (7)7.问：GTS的动力分析中，阻尼是怎么考虑的？ (7)8.问：GTS的动力分析中，动力荷载有哪些形式？ (8)9.问：在GTS中，动力边界是如何考虑的？ (8)10.问：在GTS中，质量矩阵采用何种形式？ (8)11.问：在GTS中，如何模拟移动荷载？ (8)12.问：在GTS中，爆破可以模拟吗？荷载是如何确定的？ (8)13.问：在GTS中，可以做场地的反应谱分析吗？有国内的场地规范吗？ (8)14.问：如何取得模型中某个点的加速度、速度、位移的时程图和时程序列？ (8)15.问：地震荷载是否可以仅施加在子结构上,另外在动力分析中是否可以施加位移荷载？ (8)16.问：在施工阶段考虑渗流问题，怎么考虑？ (8)17.问：在边坡稳定计算中怎么考虑渗流作用？ (8)18.问：渗流计算的时候，如何判断非稳定流和稳定流？ (9)19.问：在施工阶段分析中，包含非稳定流计算时，需要注意哪些问题？ (9)20.问：排水和非排水计算，在GTS中如何区别设置？ (9)21.问：在施工阶段渗流分析中出现如图6所示的提示？ (9)第四部分后处理 (9)1.问：GTS里面前后处理之间可以直接切换吗？ (9)2.问：GTS中单元的内力怎么考虑？ (9)3.问：在特性/变形中变形前的线宽可否小于1？ (9)4.问：为什么在定义剖面图时候改变定义平面命令显示不变？ (10)5.问：梁单元的轴力和弯距方向怎么判断？ (10)6.问：梁单元的combined 1-4是什么意思？ (10)7.问：定义多个剖分面或剪切面来参看后处理结果时，为什么不能同时显示已定义的多个剖分面和或剪切面？ (10)8.问：在用剖分面、剪切面查看后处理结果后，怎么退出到基本视图？ (10)9.问：屈服比的定义是什么？屈服比和安全系数有什么关系？ (10)第一部分：程序安装1.问：启动程序时提示没有发现保护锁？答：1.驱动程序没有安装好,请在“控制面板/添加或删除程序”中删除Sentinel Protection Inst aller 7.1.0，重新手动安装Sentinel Protection Installer 7.1.0。