Midas GTS 基础教程 三维隧道施工阶段分析
基坑开挖对邻近地铁隧道影响的MidasGTS三维数值模拟分析_刘远亮
2 工程应用 2． 1 工程概况
广州某房地产开发有限公司拟修建的工程项目 位于广州市白云区，本项目占地面积 39780 m2 ，建 筑面积 280144 m2 ，建筑物高度约 200 m； 拟设地下 室 2 ～ 3 层，基坑开挖深度 17. 05 ～ 18. 75 m。
并将造成紧邻地铁结构的受力状态发生一定程度的 改变，但整体位移量较小，在正常施工条件下，该工 程项目基坑开挖不会危及邻近地铁的安全运行。
3 结语 基坑开挖会造成邻近地铁区间隧道结构发生一
定程度的水平侧向位移和竖向位移，预计地铁区间 隧道结构的最大变形量可控制在 10 mm 以内，属于 安全范围。在施工组织和施工方案均正常合理的情 况下，修建上盖建筑物将不会造成紧邻地铁区间隧 道的受力状态发生明显改变，且其结构的受力状态 处于较低水平，不危及地铁区间隧道和地铁车站的 结构安全。结果表明，运用 Midas GTS 数值模拟计 算软件进行分析建筑物施工对邻近地铁隧道的影 响，并用修正摩尔 － 库伦本构模型进行三维模拟计 算，所得的结果与实测数据对比，比较符合实际，对 实际工程有一定的指导意义。
图 3 地铁隧道结构 X 方向位移
图 2 基坑连续墙、内撑、立柱、锚杆及地铁隧道结构三维网格模型
如图 1 所示，模型尺寸为长 × 宽 × 高 = 110 m × 80 m × 45 m，其中，隧道直径 6 m，模型沿轴线方向 长 65 m，根据圣维南原理，隧洞两侧各延伸 5 倍洞 径以避免边界效应，模型共划分 110806 个单元。模 型自上而下各土层依次为人工填土、粉粘土、粉砂、
MIDAS GTS-地铁施工阶段分析资料精
GTS 高级例题 1 - 1 2
GTS 高级例题1
GTS 高级例题 1 - 2
材料不同的部分以及需要按阶段来施工的部分都捆绑成网格组，便于管理。网格组的 名称如下。此例题里竖井定义6个，连接通道定义3个，主隧道定义15个施工阶段。然 后在开挖后的阶段生成锚杆及喷射混凝土。
主隧道 #001~015
竖井 #001~006
Soil
W Rock
S Rock 连接通道 #001~003
GTS 高级例题 1 - 3 此模型里的结构有锚杆,喷射混凝土, 混凝土面板等。其中只在竖井的开始部分的第 二阶段的施工阶段里设置混凝土面板,其它的部分都设置喷射混凝土和锚杆。
3
地铁施工阶段分析
4
使用的各属性的网格组如下所示。
类
属性 名称(ID)
直线, 旋转 / 39
生成网格
41
网格尺寸控制 / 41
自动划分实体网格 / 44
析取单元 / 46
自动划分线网格 / 48
重新命名网格组 / 53
修改参数 / 57
分析
58
支撑 / 58
自重 / 60
施工阶段建模助手 / 61
定义施工阶段 / 67
分析工况 / 68
分析 / 70
查看分析结果
71
3 土 莫尔库仑 5000 0.3 1.8 1.8 2.0 30 2.0 0.5
GTS 高级例题1
锚杆和喷射混凝土里使用的结构特性如下。
材料 ID
4 5 6
名称
弹性模量(E)
混凝土面板
2000000
主隧道/连接通道喷混
1500000
锚杆
20000000
GTS 高级例题 1 - Table 3
12-隧道施工阶段固结分析 midas gts 用户手册 相信对MIDAS GTS 初学者绝对有用
基础例题 12隧道施工阶段固结分析1GTS 基础例题 12GTS 基础例题 12.- 隧道施工阶段固结分析运行GTS 概要 生成分析数据 属性 / 5 建立二维几何模型 矩形, 直线, 圆弧 / 9 交叉分割 / 12 生成二维网格 网格尺寸控制 / 13 映射网格 k-线面 / 15 自动划分平面网格 / 18 自动化分线网格 / 19 分析 荷载, 支撑 / 20 节点水头 / 22 定义施工阶段 / 23 分析工况 / 27 分析 / 29 查看分析结果 位移等值线 / 31 孔隙压力 / 32 应力等值线 / 33 随时间的孔隙压力变化 / 351 2 5101320302GTS 基础例题 12GTS 基础例题 12隧道施工阶段固结分析此操作例题中通过在GTS里直接输入坐标来建模并进行施工阶段固结分析。
此例题通 过二维的隧道模型在开挖隧道时同时考虑孔隙压力的变化及地基的变形的固结分析。
在第一个施工阶段里定义模型的地基的约束条件和外部边界的排水条件，在第二个施 工阶段里定义随着隧道的开挖其开挖面的排水条件及右侧地基的竖直位移约束条件。
熟悉在任意施工阶段用图形和表格输出结果的方法以及多种查看分析结果的方法。
运行GTS运行程序。
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.运行GTS 。
点击 文件 > 新建打开新项目。
弹出项目设定对话框。
项目名称里输入‘基础例题 12’。
模型类型指定为‘2D’。
分析约束指定为‘X-Z平面’。
单位系统里的内力, 长度, 时间指定为‘kN’, ‘m’, ‘day’。
其他的直接使用程序的默认值。
点击 。
10. 主菜单里选择视图 > 显示选项...。
11. 一般表单的网格 > 节点显示指定为‘False’。
12. 点击 。
1GTS 基础例题 12概要在此操作例题中使用的模型如下所示。
生成一种材料的地层、圆形隧道以及隧道周边 的衬砌之后进行施工阶段固结分析。
Midas GTS 关于隧道建模助手使用详细说明
关于隧道建模助手使用详细说明一、“一般”选项卡对话框中可以定义隧道截面形状、初始应力场岩层特性及基本岩层材料等，开挖方法中提供了全断面开挖和四种台阶式开挖法及导坑法开挖等方式，里面选项多为常规参数，可根据实际情况进行填写。
“喷锚”选项卡内可以定义喷射混凝土的材料特性、中隔墙喷射混凝土特性、锚杆材料特性及隧道断面周围锚杆的数量，长度及锚杆单元划分数量等，此界面上选项可根据实际情况填写，各个参数较为容易明确定义。
“挖掘”选项卡内可以定义开挖是采用单向还是双向，可以定义隧道开挖总长度及每次开挖进深及锚杆的位置等，其中“黄色覆盖区域”内的30@0.5,19@1,30@1.2代表隧道开挖过程中前15米每次进深0.5米，分30步开挖，中间19米每次进深1米，最后36米每次进深1.2米，在绿色覆盖区域内同时可以对每个开挖步的单元划分的数量进行定义，比如在一次0.5米的开挖过程中，这部分土体在划分网格时候是按照3等分进行划分的。
关于荷载分配的问题指的是荷载释放系数这方面的内容，具体请参照理论手册3施工阶段分析部分内容。
蓝色区域内可以定义锚杆的位置，包括程序自动定义和用户定义两种方法，当采用用户自定义时候可以在间距选项内自己随意定义，也可以在下面表格内进行更改。
四、“网格”选项卡网格选项卡中“深度”代表地基部分（蓝色网格部分）厚度，底部范围和侧向范围根据相关经验而定，一般底部边界适当即可，左右边界尽量维持在5-6倍D左右，strata1,strata2数值是相对基准标高而言，相关点绝对坐标在strata1,strata2数值基础上减掉基准标高值。
例如基准标高值为10，则可以理解为地层1的厚度减少10，然后地层1上边界及以上部分节点坐标均减小10。
关于地层的定义：x(m)是指沿着模型宽度方向的坐标位置，Value(m)是指不同x(m)点对应的标高，z(m)是指沿着开挖方向的坐标位置，offset(m)是指不同的Z(m)点的值，其值为相对于x(m)=0时候Value(m)值的变化率，其值存在正负。
midas gts介绍三维基坑支护施工阶段分析
Pile, Wale, Strut等支护的截面特性值如下：
GTS 基础例题 7 - Table 5 特性 (ID) 类型 H [m] B1, B2 [m] tw [m] tf1, tf2 [m]
支护(1) 梁 0.3 0.3 0.01 0.01
各网格组的材料与特性如下：
GTS 基础例题 7 - Table 6
풍화암층
15m
3m
1단 Wale(-0.5m) 2단 Wale(-2.0m) 3단 Wale(-3.5m)
3m
12m
6m
2m
3m
3m
2m
10m
GTS 基础例题 7 - 2
2
GTS基础例题7
对于不同地层的特性值部分及按阶段来施工的部分的网格都捆绑成网格组，便于管 理。网格组的名称如下所示。
第1步开挖 – 回填 第2步开挖 – 回填 第3步开挖 – 回填 第3步开挖 – 风化土 第4步开挖 – 风化土
3m
3m
12m
6m
1단 굴착(-1.0m) 2단 굴착(-2.5m) 3단 굴착(-4.0m) 4단 굴착(-5.0m)
H-pile(-7.0m)
15m
10m 40m
GTS 基础例题 7 - 1
1단 Strut(-0.5m) 2단 Strut(-2.0m) 3단 Strut(-3.5m)
매립층 풍화토층
运行程序。
1. 运行GTS。
2. 点击 文件 > 新建打开新项目。
3. 弹出项目设定对话框。
4. 在项目名称里输入 ‘基础例题 7’。
5. 其他的直接使用程序设定的默认值。
6. 点击
。
1
三维基坑支护施工阶段分析
GTS公路隧道分析设计专题讲解
如下图所示，在边长度为5m的两个正方形单元边界上建立面弹簧，当 输入100tonf/m3的地基反力系数时，第一个节点和最后一个节点的有效面 积为2.5m2，中间节点的有效面积是5m2，弹簧刚度为地基反力系数乘以 有效面积，自动计算的两端节点和中间的弹簧刚度分别为250tonf/m、 500tonf/m 。
参数取值说明
• 刚度增加：真实的土体，刚度在很大程度上依赖于应力水平，这就意 味着刚度通常随着深度的增加而增加。
• 弹性模量说明：由于土体的非线性比较强，因此如下图：土体的弹性 模量为红色（切线模量），压缩模量（割线模量，通过试验原理可以 知道）为蓝色。弹性模量肯定是大于压缩模量的，这也是我们在计算 土体时，模型计算位移偏大的原因。因此我们在计算土体（尤其是软 土）时，需要将弹性模量增大3-5倍 。
相当于把围岩简化为一系列彼此独立的弹簧（仅 受压），某一弹簧受到压缩时所产生的反作用力只 与该弹簧有关，而与其它弹簧无关。
衬砌模型 梁
对于不同结构或介质，弹性抗力系数值 不同，可根据实际经验或参考相关规范 确定。
岩土模型 只受压弹簧
Ks
Es R
L
Ks : 地基弹簧系数 . Es/R : 每单位切线长度的
• 对于岩体来说，由于破坏前变形近似于直线，切线模量和割线模量比 起来基本相同，因此检测得到的数据也大致以弹性模量的形式出现。 但是由于岩体中存在着一些裂缝等等因素，影响到变形情况，降低整有 的时候计算时候需要降低弹性模量（在规范中也对于岩体受到破坏等 等因素影响考虑进去后，将围岩分级）。
地基弹簧系数 Es : 周边地基的弹性系数 R : 等效换算衬砌半径 ( R = √ (A / π )
在实际工程中，平移支承通常用来模拟结构下部桩(Pile)或 地基的刚度。地基弹簧系数可使用地基基床系数 (ModulusofSubgrade Reaction)乘以相应节点的从属面积 (TributaryArea)计算而得，应该注意地基只能抵抗压力的作用。
midas GTS 3D 例题——应用隧道的钢管多段灌浆加固分析课件
的线 1
2）在项目工作目录树中选
择只显示加固区域实体
3）在主菜单中选择【几何
】>曲线>打断
4）在方法中选择“打断面” 2
在“选择线”中选择钢筋
对应的29条线，在“选择
打断面”选择如图所示加
固区域6m的面
5
5）点击【适用】
6）右侧如图所示使用同样
的方法“打断”
3
7
4
6
学习交流PPT
26
26
23 几何>几何组>包括/排除网格组项
3）点击“已显示（Ctrl+ A）”,选择所有的线
1
4）在“交叉分割”窗口中 点击【适用】
2 4
学习交流PPT
3
8
8
05 几何>曲面>建立>平面
操作过程
1)在主菜单中选择【几何
】>曲面>建立>平面
2)如图所示选择隧道上部
所对应的线
3)点击【确定】
1
4)隧道下部，钢筋加固区
域的前面部分和后面部分
都有“面”来生成
3
4
5
学习交流PPT
6
6
03 模型>特性>属性
操作过程
1
1）在主菜单中选择【模型
】>特性>属性；
2
2）确定生成8个属性
※在这个操作例题中属性在 操作一开始就指定
学习交流PPT
7
7
04 几何>曲线>交叉分割
操作过程
1）在模型工作目录树中， 勾选几何组中的地基线和 锚杆，确定为“显示” 2）在主菜单中选择【几何 】>曲线>交叉分割
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。
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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。
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4 5 6
7 12
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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
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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
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midas GTS在地铁、基坑、隧道工程中的应用
6
1
6
施作Φ159×10大管棚，分部开挖扣拱，下挖至底板后
6
1
zc
7
71 7
1
zc
7
由下而上顺作二衬。 沿区间隧道走向，结构上部有多条管线，侧向有一小 型隧道。受影响较大的有Φ1000雨水管（距导洞拱顶径 向距离为7.8m）、Φ1400上水管（距主洞拱顶径向距 离为6.0m）、700×500电信（距主洞拱顶径向距离为 6.8m）、Φ800上水管（距导洞拱顶径向距离为9.7m）、 1800×2300电力隧道（距导洞拱顶径向距离为9.1m）， 还有一些直径较小的天然气管和上水管。区间隧道与管 线及小型隧道的位置关系如左图所示。
二衬弯矩 荷载结构法计算模型
二衬水平变形
中隔墙竖向位移
中隔墙水平位移
地层损失法计算模型
地层竖向位移
第一主应力
第三主应力
工程说明： 某隧道（马德里30公里处）TBM-EPB技术应用。 主要目的是介绍一种基于有限元理论的3D数值计算方法，该方 法主要用来预测TBM掘进过程中的影响。
工程说明： 阿联酋“迪拜塔”高 818m及地下5层，采用桩筏基础。通过三维有限元分 析，计算筏板基础变形及受 力、桩基的变形及受力。
典型断面
绝对位移（断面1）
说明：通过读取所选择断面的横向位移，将时程分析得到的结构相对变形（取结构底板处变形为0），采用荷载、位移-结构 模型，对各构件进行强度验算。
地震工况有水弯矩
地震工况有水剪力
villas
ODEON excavation High school
Point du jour
Ténao street
工程说明： Oden塔身共计49层，几何
150m
基于MIDAS-GTS基坑支护三维数值模拟分析
基于MIDAS-GTS基坑支护三维数值模拟分析摘要：下文将我国北方某座城市的深基坑项目当作进行研究的实例对象，对该城市铁路东站进行改造的工程——E区，对该区的深基坑项目进行支护施工的设计方案以及施工，留有一定的困难度，将有限元的强度引入至折减方式中，对深基坑项目的施工方案开展的设计工作进行分析，还有就是对施工展开了相对深化的研究。
关键词：MIDAS-GTS；基坑支护；三维；数值模拟；分析引言：由于经济以及社会的持续发展，对于城市进行的建设工作，同样也处于飞速发展的状态，这就造成了建筑用地面积的紧缺问题出现，随之而来的是对地下空间进行的开发以及使用。
此现象造成了对基坑进行挖掘施工的深度不断加大，因此，对于基坑的支护工作更需要密切重视。
一、基坑支护设计方式的现状（一）等值梁的方式这个方法是相对普遍使用的，对基坑开展的支护工作进行设计以及计算的方式，对于在刚性墙位置当中的支护结构内力产生作用，进行计算的一种方式，主要是对挡土墙位置当中，主动土提及被动土产生的压力进行计算。
另外对支挡结构当中的抵御滑动以及移动、抵御倾覆等这些稳定性的标准，进行计算检验，可是，它不可以对支护结构出现的变形问题进行预测，还有对于基坑四周靠近的建筑物、管道网络还有道路交通等产生的影响，不能够进行预估。
（二）弹性地基梁的方式在大多数情况下，此方式是与上述第一种方式，共同开展对支护的设计工作，对于支护构造当中，桩或者是墙体出现的位移问题，实施控制过程中提出的要求进行考虑，将基坑外围的土体以及外部产生的荷载，当作主动土当中的压力，施加到基坑的支护结构当中。
在水平方向荷载产生的作用下，使用该方式对于土和支护结构由于互相产生作用的情况下，导致的这部分内力以及形变问题进行计算，此方式主要是经过抵御作用力的系数，还有就是抵御作用力的系数产生的比例系数m、对基坑进行设计当中使用的m方式、基床系数R等这些参数，进行模拟[1]。
（三）有限元的方式这项方式包括了有限差分的方式、有限元强度折减的方式等。
Midas GTS操作例题列表
GTS操作例题列表:基础例题1 二维平行隧道施工阶段分析2 三维隧道施工阶段分析3 三维连接隧道施工阶段分析4 二维路堤施工阶段分析5 三维基坑开挖阶段地下水渗流分析6 铁路移动荷载分析7 三维基坑支护施工阶段分析8 桥台基础施工阶段分析9 二维衬砌分析高级例题10 地铁施工阶段分析11 铁路隧道Y型连接段施工阶段分析12 城市交叠隧道施工阶段分析实际工程列表1 公路隧道-断层带区段2 公路隧道-断层带区段3 公路隧道-洞门_端差4 公路隧道-洞门_无端差5 公路隧道-曲线隧道6 公路隧道-三维并行隧道7 公路隧道-避难所8 公路隧道-河谷区段9 公路隧道-联拱隧道10 护岸结构-防浪堤连接区段11 护岸结构-护岸墙连接区段12 铁路隧道-横穿上部公路隧道13 地铁隧道-管棚支护导坑法隧道14 基础-桥台基础15 其他隧道-U形隧道16 土坝17 堆石坝验证例题列表1 无限弹性体上的圆孔2 无限弹性体上的球腔3 横观同性无限弹性体上的圆孔4 莫尔-库伦无限体上的圆孔5 各向不同应力作用下无限弹性体上的直线圆形隧道6 弹性地基上的条形基础7 条形荷载作用下的弹性Gibson地基8 弹性半无限体上的圆形基础9 莫尔-库伦地基上的条形和圆形基础10 条形基础承载力(粘聚力随深度变化)11 屈雷斯卡地基上的正方形基础12 冲切问题中的塑性流动13 剑桥粘土和修正剑桥粘土模型的三轴试验14 基坑支护15 倾斜面上的隧道挖掘16 [稳定流] 三角形土坝17 [稳定流] 限制水流的截水墙18 [稳定流] 坝基截流19 [稳态] 水库粘土层20 [稳态] 无侧限大坝渗流21 [稳定流] 倾斜渗透22 [稳定流] 大坝竖直面(Muskat问题)23 [稳定流] 向河堤无侧限流动24 [稳定流] 隧道渗流问题25 [非稳定流] 水井径向流26 [非稳定流] 固结分析27 [非稳定流] 水库蓄水分析28 [非稳定流] 水位骤降分析29 [固结] Cryer’s问题30 [固结] 饱和土固结分析。
midas GTS 3D例题—应用隧道的钢管多段灌浆加固分析 PPT
4）勾选“删除辅助形状”
3
5）点击【确定】
4
5
20
18 几何>曲线>建立三维>三维直线
操作过程
1)在模型工作目录树中选择
实体，鼠标右击弹出关联
菜单，在关联菜单中选择
“隐藏全部”
2
2)在模型工作目录树中选择
“曲线中的复选框”
1
3)在主菜单中选择【几何】
>曲线>建立三维>三维直
线
在“捕捉工具栏”打开
2
面对应的面和线组以及后
面对应的面和线组
3）点击【确定】
3
11
09 几何>曲线>在工作平面建立>二维矩形（线组）
操作过程
1)在主菜单中选择【几何】
>曲线>在工作平面建立>
二维矩形（线组）
2)勾选“生成面”
1
3)如图所示选择生成大于
3
“加固区域”的面
4)点击【确定】
2 4
12
10 几何>转换>移动复制
4）勾选“均匀复制”
5）距离中输入“6”，数
3
量中输入“4” 2
6）点击【确定】
7）6个面中最前面的面在
生成其他5各面
7
18
16 几何>实体>分割实体
操作过程
1）在主菜单中选择【几
何】>实体>分割实体
2）在“选择分割的实体”
中选择“加固区域实体
1
（并集形状）”
3）在“选择辅助曲面”
线将选择过滤中转变为
“线”
2
3）点击“选择旋转轴”，
3
4）如图所示选择如图所
迈达斯GTSNX连接隧道
23 0.5 排水
20 33
风化土 各向同性 莫尔-库伦
5.0E+04 0.30 18 0.5
18 0.5 排水
20 30
▶定义岩土材料-一般
▶▶定义岩土材料-渗透 性
▶▶▶定义岩土材料-非 线性
4 | Chapter 3. 三维连接隧道施工阶段分析
[单位 : kN, m]
Basic Tutorials
▶连接隧道建模
三维连接隧道施工阶段分析
1 学习目的及概要
1.1 学习目的
隧道分析的目的在于预先判断隧道施工时围岩的变形，以及考察支护的 稳定性及对周边建筑物的影响。根据情况可以进行二维分析或三维分析。在 二维分析情况下，则必须寻求考虑隧道开挖引起的三维地层变形的方法。某 些情况下很难通过二维分析模拟（例如，主隧道、连接隧道及竖井相连接的 地层变形行为，这显然应考虑空间效应），应当采取三维模型来分析。
材料 间距 截面形状 截面厚度
混凝土面板
2D 板 混凝土面板 TH=0.3
主隧道/连接 隧道喷混 2D 板 喷混 -
TH=0.15
竖井喷混
2D 板 喷混 -
TH=0.2
锚杆
1D 植入式桁架
锚杆 -
实心圆形 D=0.025
▶定义结构属性-混 凝土面板
▶▶定义结构属性-主 隧道/连接隧道喷混
▶▶▶定义结构属性竖井喷混
在视图工具条上点击法向视图 。 开始位置输入“-45, -30”，按下“Enter”键。 对角位置输入“100, 61”后点击[确认]键。
8 | Chapter 3. 三维连接隧道施工阶段分析
Basic Tutorials Chapter 3. 三维连接隧道施工阶段分析|9
基于MidasGTS的隧道3维变形建模与可视化研究
要： 针对现代大型工程变形监测手段丰富 、 监测点数目较多 、 变形可视化困难等特点， 提出了以 Midas GTS 为 平台， 利用地形数据和监测点 、 特征点空间数据进行 3 维建模， 通过对模型的拓扑变换和任意剖切， 实现了对各类 变形监测点变形量的可视化表达 。 以某隧道为实例证明该方法操作简便 、 表现直观， 具有较强的实用性和有 效性 。 关键词： 3 维模型； 变形可视化； 数字高程模型； 空间位移 中图分类号： TB22 ； P208 文献标识码： B 文章编号： 1672 － 5867 （ 2012 ） 10 － 0037 － 03
对于隧道洞口与隧道山体的监测分别布设隧道洞口 监测点与连续运行的 CORS 参考站来实时监测。 洞口监 测点与 CORS 参考站的布设位置如图 3 所示（ 图 3 上黑色 桩是 CORS 参考站的位置） 。 通过周期性监测隧道特征 内部监测点及洞口监测点， 并把每期测得的特征点和 点、 监测点的空间坐标数据展现到模型上便可以构建出隧道 而 CORS 的连 模型变形可视化图来反映隧道的变形趋势， 续运行能实时监测到整个山体的变化趋势。 根据三期隧道洞口监测点（ 最上面的监测点） 空间数 据构建的变形可视化图（ 如图 4 所示） 。为了能使读者看 得更清楚， 这里对隧道洞口最上面监测点的变形可视化 图进行了放大查看， 在软件中可以对这个图进行旋转缩 放， 使我们可以从任意方向来观察位移变化。
3 维变换矩阵则用 4x4 矩阵表示， 维点， 即： （ 2 ） 式中 T 为 3 维变换矩阵， 如下所示：
e f g h T= i j k l m n o p
可以把 3 维变换矩阵划分为 4 块， 其中：
e i
变换；
a
b f j n h
MIDAS GTS-地铁施工阶段分析
位移 / 71
实体最大/最小主应力 / 74
喷混最大/最小主应力 / 77
桁架 Sx / 79
GTS 高级例题1
GTS高级例题1
建立由竖井、连接通道、主隧道组成的城市隧道模型后运行分析。 在此GTS里直接利用4节点4面体单元直接建模。
运行GTS
运行程序。
1. 运行GTS 。
2. 点击 文件 > 新建建立新项目。
1. 视图工具条里点击 WP法向。
2. 主菜单里选择几何 > 曲线 > 在工作平面上建立 > 二维矩形 (线组)…。
3. 确认生成矩形的方法为 。
4. 矩形对话框里确认显示为输入一个角点信息。
5. 位置处输入‘-45, -30’后按回车。
6. 矩形对话框里确认显示为输入对角点信息。
7. 位置处输入‘100, 61’后按回车。
GTS 高级例题 1 - 1 2
GTS 高级例题1
GTS 高级例题 1 - 2
材料不同的部分以及需要按阶段来施工的部分都捆绑成网格组，便于管理。网格组的 名称如下。此例题里竖井定义6个，连接通道定义3个，主隧道定义15个施工阶段。然 后在开挖后的阶段生成锚杆及喷射混凝土。
主隧道 #001~015
竖井 #001~006
26. 属性对话框里点击
按钮右侧的 。
27. 选择‘平面’。
28. 添加/修改平面属性对话框里确认号处指定为‘4’。
29. 名称处输入‘混凝土面板’。
30. 确认单元类型处指定为‘板’。
31. 为生成喷混材料点击材料右侧的
。
32. 添加/修改结构材料对话框里确认ID处输入‘4’。
33. 添加/修改结构材料对话框里名称处输入‘混凝土面板’。
Midas GTS 基础教程 三维隧道施工阶段分析
基础例题2三维隧道施工阶段分析GTS基础例题2-三维隧道施工阶段分析运行GTS 1 概要 2 建模助手 6 一般表单/ 5喷锚表单/ 8挖掘表单 / 12网格表单 / 13结果数据表单/ 20分析24 查看分析结果26 应力等值线/ 27查看等值面 / 32查看切片应力 / 34查看剖断面 / 38输出结果/ 39GTS基础例题21GTS 基础例题2这个例题我们将使用GTS 提供的隧道建模助手建立单向和双向开挖的隧道三维模型并进行分析。
在后处理中，我们可以对于任意施工阶段按图形和表格的形式查看分析结果，还可以通过查看等值线、等值面、剖断面等多种方法对结果进行分析。
运行GTS运行程序并进行初始设定。
1. 运行GTS ；2. 点击文件 > 新建开始新项目；3. 弹出项目设定对话框；4. 在项目名称里输入‘基础例题 2’；5. 其它的使用程序设定的默认值；6. 点击；7. 在主菜单里选择视图 > 显示选项...；8. 将一般表单里网格 > 节点显示指定为‘False ’；9. 点击。
不使用栅格、坐标轴、基准时，可将其隐藏起来，以便于建模。
三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)2 概要这个例题如下图所示，模拟的是一个处于不同岩土层内的隧道模型。
尽管对于不同的岩层、土层需要使用不同的材料来模拟，增加了建模的复杂性，但这里我们可以使用GTS 的隧道建模助手，只需通过输入一些主要参数，就可以非常快捷地建模。
GTS 基础例题 2-1土软岩硬岩GTS 基础例题 2-2GTS基础例题23岩层和土层的各项特性如下表：特性硬岩 软岩 土 类型MC MC MC 弹性模量(E)[tonf/m2]6e5 2e5 5000 泊松比(ν) 0.2 0.25 0.3 容重(Y)[tonf/m3] 2.6 2.5 1.8 饱和容重[tonf/m3] 2.6 2.5 1.8 侧压力系数 1 0.7 0.5 粘聚力(C)[tonf/m2] 300 20 2 内摩擦角（ϕ） 40 35 30 抗拉强化[tonf/m2]300 20 2GTS 基础例题 2-Table 1锚杆和喷射混凝土的结构材料特性如下表：GTS 基础例题 2-Table2锚杆和喷射混凝土的截面特性如下表：区分 类型 尺寸喷射混凝土板 厚度[m] 0.16 锚杆植入式桁架面积[m2] 0.0005067GTS 基础例题 2-Table 3特性 喷射混凝土 锚杆弹性模量(E)[tonf/m2]1.5e52.0e7 泊松比(ν) 0.2 0.3 容重[tonf/m3] 2.4 7.85 热膨胀系数(a)1e-6 1.2e-5三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)4 建模助手下面利用建模助手进行建模。
3-三维连接隧道施工阶段分析midas gts
61. 在添加/修改特性对话框里确认号处输入‘2’。
62. 名称处输入‘锚杆’。
63. 确认类型指定为‘桁架/植入式桁架’。
64. 勾选对话框下端的截面库。
65. 点击
。
66. 截面库对话框里指定‘圆形’。
67. 在D里输入‘0.025’。
68. 确认偏移指定为‘中-中’。
69. 在截面库对话框里点击
2 混凝土面板
平面 板
混凝土面板(2) 混凝土面板(1) GTS基础例题 3 - Table 3
3 锚杆 线 植入式桁架 锚杆(3) 锚杆(2)
4
GTS基础例题3
喷射混凝土和锚杆的材料如下。
材料 号 名称 类型
弹性模量(E) 重量密度(Y)[tonf/m3]
2 混凝土面板
结构 1.5e6 2.4
GTS基础例题 3 - Table 4
分析结果及后处理
60
位移等值线 / 61
应力等值线 / 64
安全系数等值线 / 69
板单元应力等值线 / 70
主应力等值线 / 72
桁架Sx等值线 / 73
GTS基础例题3
GTS基础例题3
运行GTS
此例题主要是对三维连接隧道的模拟分析。首先是导入DXF文件进行实体建模，然后 使用4节点4面体(Tetra)单元进行分析。在此过程中我们主要在加载岩土的自重和地表 面的荷载时，熟悉为进行施工阶段分析而输入的数据以及定义施工阶段的方法。在任 意位置以图形和表格的形式输出分析结果，利用GTS里提供的多样化的分析结果的方 法来查看结果。
11.7m
① 본선主隧터道널
1.5m
80m
Hard Rock
3.3m
3.0m
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基础例题2三维隧道施工阶段分析GTS基础例题2-三维隧道施工阶段分析运行GTS 1 概要 2 建模助手 6 一般表单/ 5喷锚表单/ 8挖掘表单 / 12网格表单 / 13结果数据表单/ 20分析24 查看分析结果26 应力等值线/ 27查看等值面 / 32查看切片应力 / 34查看剖断面 / 38输出结果/ 39GTS基础例题21GTS 基础例题2这个例题我们将使用GTS 提供的隧道建模助手建立单向和双向开挖的隧道三维模型并进行分析。
在后处理中，我们可以对于任意施工阶段按图形和表格的形式查看分析结果，还可以通过查看等值线、等值面、剖断面等多种方法对结果进行分析。
运行GTS运行程序并进行初始设定。
1. 运行GTS ；2. 点击文件 > 新建开始新项目；3. 弹出项目设定对话框；4. 在项目名称里输入‘基础例题 2’；5. 其它的使用程序设定的默认值；6. 点击；7. 在主菜单里选择视图 > 显示选项...；8. 将一般表单里网格 > 节点显示指定为‘False ’；9. 点击。
不使用栅格、坐标轴、基准时，可将其隐藏起来，以便于建模。
三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)2 概要这个例题如下图所示，模拟的是一个处于不同岩土层内的隧道模型。
尽管对于不同的岩层、土层需要使用不同的材料来模拟，增加了建模的复杂性，但这里我们可以使用GTS 的隧道建模助手，只需通过输入一些主要参数，就可以非常快捷地建模。
GTS 基础例题 2-1土软岩硬岩GTS 基础例题 2-2GTS基础例题23岩层和土层的各项特性如下表：特性硬岩 软岩 土 类型MC MC MC 弹性模量(E)[tonf/m2]6e5 2e5 5000 泊松比(ν) 0.2 0.25 0.3 容重(Y)[tonf/m3] 2.6 2.5 1.8 饱和容重[tonf/m3] 2.6 2.5 1.8 侧压力系数 1 0.7 0.5 粘聚力(C)[tonf/m2] 300 20 2 内摩擦角（ϕ） 40 35 30 抗拉强化[tonf/m2]300 20 2GTS 基础例题 2-Table 1锚杆和喷射混凝土的结构材料特性如下表：GTS 基础例题 2-Table2锚杆和喷射混凝土的截面特性如下表：区分 类型 尺寸喷射混凝土板 厚度[m] 0.16 锚杆植入式桁架面积[m2] 0.0005067GTS 基础例题 2-Table 3特性 喷射混凝土 锚杆弹性模量(E)[tonf/m2]1.5e52.0e7 泊松比(ν) 0.2 0.3 容重[tonf/m3] 2.4 7.85 热膨胀系数(a)1e-6 1.2e-5三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)4 建模助手下面利用建模助手进行建模。
1. 在主菜单选择模型 > 隧道建模助手…。
GTS 基础例题 2 - 3GTS基础例题25一般表单在一般表单，可以指定隧道的截面形式、地层的属性以及开挖方法。
1. 将类型指定为‘全部’；2. 形状选择‘三心圆’；3. 点击材料右侧的调出岩土材料特性对话框；GTS 基础例题 2 - 4三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)6 通过调出的岩土材料特性对话框定义材料特性。
4.名称中输入‘硬岩’；5.模型类型选择‘莫尔－库仑’； 6.弹性模量(E)输入‘6e5’；7.泊松比(ν)输入‘0.2’；8.容重(Y)输入‘2.6’；9.饱和容重(Ysat)输入‘2.6’；10.热膨胀系数(a)输入‘1e-6’；11.水平侧压力系数的K0x, K0y中分别输入‘1’；12.粘聚力(C)输入‘300’；13.内摩擦角(ϕ)输入‘40’；14.抗拉强度输入‘300’；15.弹性模量增量, 粘聚力增量, 参考高度中都输入‘0’；16.点击；；GTS 基础例题 2 -5GTS基础例题27GTS 基础例题 2-6方的实际形状，并点击，入的参数被更新的隧道三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)8 喷锚表单在喷锚表单可定义喷射混凝土和锚杆的属性及分布状况。
1.点击喷锚表单；2.勾选喷射混凝土；3.点击喷射混凝土特性右侧的，调出喷射混凝土特性对话框；GTS 基础例题 2-7GTS基础例题2输入喷射混凝土的特性值。
4.名称中输入名称；5.弹性模量(E)输入‘1.5e5’；6.泊松比(ν)输入‘0.2’；7.容重(Y)输入‘2.4’；8.热膨胀系数(a)输入‘1e-5’；9.点击；GTS 基础例题 2-8三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)输入锚杆的特性值和分布数据。
10.勾选锚杆；11.点击特性右侧的，调出锚杆特性对话框；12.名称中输入Rock Bolt；13.弹性模量(E)输入‘2.0e7’；14.泊松比(ν)输入‘0.3’；15.容重(Y)输入‘7.85’；16.热膨胀系数(a)输入‘1.2e-5’；17.点击；GTS 基础例题 2-9GTS基础例题218.在显示隧道和锚杆图示的上方选择实际形状；19.数据中数量里输入‘13’；20.分割里输入‘2’；21.长度里输入‘4’；22.弧长里输入‘1.5’；23.点击实际形状右侧的；24.查看图示所示的锚杆的分布状况；25.不勾选交错排列。
GTS 基础例题 2-10三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)挖掘表单定义施工阶段。
1.选择挖掘表单；2.将开挖类型指定为‘单向’；3.开挖后喷锚阶段中对于喷混凝土输入‘1’；4.开挖后喷锚阶段中对于锚杆输入‘1’；5.进尺(m)中对于进尺输入‘30@2’；6.喷锚位置(m)指定为‘自动(进尺中间)’。
GTS 基础例题 2-11GTS基础例题2网格表单在网格表单输入划分有限元网格的相关数据和地表、地层的相关数据。
1.选择网格表单；2.选择‘实际形状’；3.隧道位置中对于深度输入‘60’；4.隧道位置中对于底部范围里输入‘3’；5.隧道位置中对于侧向范围里输入‘4’；6.点击实际形状右侧的；7.地面模型中选择‘实际模型’；8.勾选地层和地表；GTS 基础例题 2-12三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)下面模拟地层。
9.点击可调出定义地层对话框；10.点击；11.参考下图GTS 基础例题 2–13输入x方向的坐标和相应的数值；12.接着输入z方向的坐标和相应的数值，此时第一个z的值必须是‘0’；13.点击；GTS 基础例题 2-13GTS基础例题2前面已经定义了隧道所处的‘Hard Rock’的材料特性，下面定义处于地层和‘Hard Rock’之间的Soft Rock的特性（参考下图GTS 基础例题 2–14）。
14.点击定义地层对话框中材料右侧的，调出岩土材料特性对话框；15.名称中输入‘Soft Rock’；16.模型类型指定为‘莫尔-库仑’；17.弹性模量(E)输入‘2e5’；18.泊松比(ν)输入‘0.25’；19.容重(Y)输入‘2.5’；20.饱和容重(Ysat)输入‘2.5’；21.热膨胀系数(a)输入‘1e-6’；22.水平侧压力系数的K0x, K0y中分别输入‘0.7’；23.粘聚力(C)中输入‘20’；24.内摩擦角(ϕ)输入‘35’；25.抗拉强度输入‘20’；26.弹性模量增量, 粘聚力增量, 参考高度中都输入‘0’；27.点击；28.点击定义地层对话框的；三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)GTS 基础例题 2-14形成地表。
29.点击调出定义地表对话框；30.尺寸的两栏均输入‘11’；31.点击；32.点击定义地表对话框下端的；33.选择并打开文件‘BT2 Wizard Elevation.dat’；GTS基础例题2GTS 基础例题 2-15下面定义地表和Soft Rock间Soil层的材料特性。
34.点击定义地表对话框中材料右侧的，调出岩土材料特性对话框；35.名称中输入‘Soil’；36.模型类型指定为‘莫尔-库仑’；37.弹性模量(E)输入‘5000’；38.泊松比(ν)输入‘0.3’；39.容重(Y)输入‘1.8’；40.饱和容重输入‘1.8’；41.热膨胀系数(a)输入‘1e-6’；42.水平侧压力系数的K0x, K0y中分别输入‘0.5’；43.粘聚力(C)输入‘2’；44.内摩擦角(ϕ)输入‘30’；三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)45.抗拉强度输入‘2’；46.弹性模量增量, 粘聚力增量, 参考高度中都输入‘0’；47.点击；48.点击定义地表对话框的；GTS 基础例题 2-16GTS基础例题2输入网格的大小。
49.网格尺寸中在隧道(间距)输入‘2’；50.边界网格指定为‘用户定义’；51.曲面输入‘5’；52.其他输入‘5’。
GTS 基础例题 2-17三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)结果数据表单利用隧道建模助手建模分析时，程序还可按Excel的形式对分析结果进行整理、输出。
通过结果数据表单即可对输出的结果进行设定。
1.选择结果数据表单；2.在树形菜单选择位移 > 上部 >‘顶端发生竖向位移-1’；3.勾选竖向(Z)；4.不勾选纵向(Y)；5.选择输出位置指定为‘自动’；6.在阶段选择选择‘阶段间隔’并输入‘5’；GTS 基础例题 2-18GTS基础例题27.在树形菜单选择位移 > 侧壁 >‘侧壁位移-1’；8.勾选右侧壁；9.再勾选左侧壁；10.选择输出位置指定为‘自动’；11.在阶段选择选择‘阶段间隔’并输入‘5’；GTS 基础例题 2-1912.在树形菜单选择位移 > 下部 >‘地面发生竖向位移-1’；13.勾选竖向(Z)；14.不勾选纵向(Y)；15.选择输出位置指定为‘自动’；16.在阶段选择选择‘阶段间隔’并输入‘5’；三维隧道施工阶段分析 (Tunnel Modeling Wizard)GTS 基础例题 2-2017.在树形菜单选择应力(喷射混凝土) >正应力 >‘最大压应力发生1’；18.不勾选Sigma1、Sigmax、Sigmay；19.只勾选Sigma2；20.选择输出位置指定为‘自动’；21.在阶段选择选择‘阶段间隔’并输入‘5’；GTS 基础例题 2-21GTS基础例题222. 在树形菜单选择应力(喷射混凝土) > 剪应力 >‘最大剪应力发生-1’； 23. 选择输出位置指定为‘自动’；24. 在阶段选择选择‘阶段间隔’并输入‘5’；GTS 基础例题 2-2225. 在树形菜单选择轴力(锚杆) >‘轴力发生-1’； 26. 选择输出位置指定为‘自动’；27. 在阶段选择选择‘阶段间隔’并输入‘5’。