Plaxis-2D实例

Plaxis2D北京金土木软件技术有限公司技术部目录•上海车站大型基坑•香港某引水渠道•越南金瓯化肥厂•合肥路堤拓宽安全性分析•双隧道(地震)•武汉某尾矿坝渗流与稳定性计算•嘉陵江亭子口表孔坝安全性分析•模拟火山边坡上海车站大型基坑紧邻地铁1号线和3、4号线已有车站交叉处，软土中开挖一个大型基坑工程概况基坑等级：紧邻两个车站(重要建筑物)，属于一级基坑支护方案：混凝土支撑钻孔灌注桩水泥搅拌桩钢支撑Plaxis的工作•1.建立2-2和3-3两个断面，采用HS土体本构模型进行开挖支护全程模拟。•2.计算出支护结构和已有车站的变形，以控制变形为目的改进加固和支护方案。•3.基坑变形满足规范要求，从而使基坑设计方案通过评审。计算断面3-3计算断面2-22-2断面水平变形车站连续墙最大水平位移7.32mm；基坑内连续墙变形最大7.96mm均满足规范要求3-3断面水平变形1号线车站连续墙最大水平变形10.20mm，满足规范要求主要结论•1.HS模型考虑了回弹模量，可以输入详勘中的回弹模量，使大型基坑开挖的坑底回弹量误差大大减小。•2.增大行包通道下加固区深度，可以有效控制车站连续墙位移。•3.基坑实行分区域开挖，并在坑内回填堆载，控制基坑底部隆起量，可有效控制车站位移。香港某引水渠道工程难点：开挖量大13m宽/20m深/分2级6次开挖工序繁琐临时支撑多/换撑多Plaxis2D几何模型Plaxis的工作•1.建立平面应变模型/分析开挖支护时土与结构的相互作用•2.计算出板桩墙最大弯矩和剪力用于板桩墙设计•3计算出内撑的轴力用于结构和腰撑的设计•4.验算倾覆与嵌入深度施工流程施工流程地面沉降结构变形引起最大沉降值19.46mm板单元输出结果三个板桩的位移和内力图主要结论•1.Plaxis可以直观精炼地模拟复杂施工问题，考虑了土与结构的相互作用。强大功能和简便易用是传统软件和同类软件难以做到的。•2.Plaxis指导设计板桩墙和支撑结构。•3.最终方案地面沉降和水平变形都符合规范的要求。(根据香港规范，板桩墙最大变形控制在24mm之内)越南金瓯化肥厂•金瓯化肥项目是越南国家最大的化工投资项目。Plaxis的工作•1.上部结构无荷载，与其他软件比较•2.上部结构荷载计算与sap2000对比验证•3.计算最终桩基础和加固方案的结构与桩的内力上部结构的平面计算图数值模型•选用15节点三角形单元进行模拟•结构单元使用板单元模拟•建立堆载•土体总位移和相对剪应力分布。•地表土体最大沉降459mm。•相对剪应力图显示，桩内侧土体承受剪力较大。位移云图•桩体位移图桩顶水平位移25.5mm桩顶垂直位移30.3mm•桩体弯矩图最大弯矩264.15kNm桩内力图与其他软件计算结果比较GTS（Midas公司）Flac3D（武大）Flac3D（武大）Plaxis（金土木公司）Plaxis（金土木）地基最大沉降294.6mm342.5mm342.5mm459mm462.9mm桩顶最大位移7.7mm13.2mm19.5mm水平位移25.5mm垂直位移30.3mm25.3mm28.7mm跨中桩最大位移28.8mm43.7mm52.6mm总位移47mm水平位移31.3mm垂直位移36.0mm总位移51.4mm水平位移38.3mm垂直位移34.3mm跨中桩最大弯矩矩-463.4kN_m79.44kN_m264.15kN_m110.6kN_m跨中桩最大剪力26.2kN134.4kN51.97kN92.37kN47.63kN备注12根400mm预制方桩6根800mm钻孔桩12根400mm预制方桩6根800mm钻孔桩12根400mm预制方桩•屋架轴力Plaxis(左)与Sap2000(右)计算结果相同•屋架弯矩最大均为553kNm/m与SAP2000对比(钢桁架)•初步方案的计算结果偏大，有可能影响筒仓的正常使用。设计方更改了设计方案•地基采用堆载预压加固，二次方案中考虑了加固土体的模量增加•桩基础设计更改为400×400方桩，桩长30m14001600160016001400•工序中考虑恒载，活荷载以及风荷载的不利布置。•并按设计要求进行了2组参数的计算分析。加固后的土体变形图最大位移110.89mm桩最大弯距155.25KNm最大剪力26.60KN结论•1.通过与同类软件对比，Plaxis的计算结果更加合理•2.与SAP2000对比，表明Plaxis的mindlin5节点梁单元计算精度高•3.计算上部结构的荷载对桩基的受力影响，结果满足设计要求XYAA123456789101112BBBB01234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253边坡数值模型合肥路堤拓宽安全性分析工程概况软土地层上进行路堤的加宽，施工阶段如下：1.加宽左下的平台，经过固结期后，打抗滑桩2.填高中间路堤，经过固结期后，将坡填高与路面相平Plaxis的工作1.建立平面应变数值模型，按照设计施工阶段分步模拟2.固结期的软土进行固结分析3.计算每一个施工阶段的安全系数、确定最危险滑移面Plaxis的施工阶段设置初始水位线初始条件边坡加宽前初始状态最终安全系数最小，仅1.45。抗滑桩起到一定抗滑作用。安全系数计算结果滑移面云图沉降云图滑移面清晰明确，位于抗滑桩之下最大沉降量在312.1mm；路面差异沉降71.58mm最终完成后的结果结论•1.Plaxis采用公认的强度折减法计算安全系数，快速准确•2.抗滑桩一定量的提高了边坡的安全系数•3.最终边坡的安全系数满足设计要求双隧道Plaxis的工作•1.双隧道开挖围岩的变形机制•2.验证隧道支护与围岩的稳定性•3.地震对结构的影响，输出结构内力包络图围岩应力云图开挖后围岩中的应力水平重新分布双隧道的影响下，中隔墙部分的应力明显集中开挖引起变形云图最大位移发生在右侧隧道拱顶(5.37mm)和底部中隔墙变形较小，加固控制了中隔墙的变形有效的减小了隧道之间的影响开挖的变形与内力剪力最大值148.68KN、弯矩最大值103.20KNm地震时程分析包络线反映地震过程中结构内力的变化范围剪力最大159.72KN、弯矩最大128.48KNm指导衬砌的抗震设计主要结论•1.中隔墙应力集中，加固起防止破坏和控制变形的作用。•2.右侧拱顶位移最大，5.37mm符合要求。•3.衬砌的抗震弯矩至少达到128KNm。某尾矿坝渗流与稳定Plaxis的工作•1.不做隔水排水处理时，计算出尾矿坝的安全系数和滑移面。•2.做防水处理时，计算出尾矿坝的安全系数和滑移面。无排水管、隔水薄层水压分布顶部积水渗入渣场中边坡安全系数1.138滑移面处于磷矿中考虑排水管、隔水薄层排水线和隔水层作用下，水位重新分布两条浸润线安全性分析安全系数1.964水位重新分布明显地增大了边坡安全性两个滑移面主要结论•1.采用隔水薄层和埋设排水管线。对尾矿坝的稳定起到重要作用。•2.Plaxis采用强度折减法做安全性分析，其可靠性是广泛认可的。•3.Plaxis可以自动计算出滑移面，而传统方法滑移面是假设的。嘉陵江亭子口表孔坝安全性分析•最大坝高110米•枢纽主要工程量：土石方开挖1300万立方米•工程施工总工期为6年9个月Plaxis的工作1.采用界面单元建立坝基软弱岩夹层2.计算蓄水后安全系数3.确定潜在破坏机制数值模型•坝体为混凝土材料，基岩中有NS2-1-9，NS2-1-5两个软弱夹层•夹层抗剪断力学指标分别为f’=0.3，c‘=0.05MPa；f’=0.35，c‘=0.10MPa•在上游设计洪水位461.3m情况下计算滑动面以及相应的安全系数。坝体位移矢量图•上游水位达到461.3m时坝体的位移矢量图和位移云图。•可以看出在洪水位时，由于水压的作用，整个坝体沿大位移约2.09mm。软弱夹层的剪应力图由界面处的剪应力图可以判断，坝体处于稳定状态应力云图•左上图为平均应力图•水位升高后，坝体右下角处出现明显的应力集中塑性区坝体右下角NS2-1-9软弱夹层处出现了剪切塑性区该位置正处于应力集中区安全性分析滑移面•上图为安全系数分析后的位移增量图•坝体沿NS2-1-9软弱面滑移安全系数•塑性点分布图。可以看出NS2-1-9软弱夹层处塑性区贯通•最终计算得到的安全系数为1.47结论•1.水位升高后坝体沿NS2-1-9软弱面滑移•2.安全系数为1.47，符合规范要求模拟火山边坡•Palma火山西海岸边坡稳定性模拟•模型宽6km/高2km•岛屿崩塌可能引发海啸•一个PCS土层是滑坡的主因考虑因素选用最不利参数考虑火山的形成孔隙水热化采用超孔压模拟岩脉入侵采用水+力荷载1kpa+1.7kpa=岩浆的压强火山当前变形自重下，火山边坡是稳定的薄弱的地段的破坏机制清晰可见总位移云图塑性区主要结论•标准参数下安全系数1.7；最不利参数下安全系数1.44•火山进一步发展会引发垮塌，每增长200m安全系数降低0.1仅就火山发展而言，需要上万年才会引发火山岛屿的崩塌•孔隙水热化不会导致滑坡，只导致火山上部的垮塌•侵入岩浆形成的压力对边坡影响显著，可使安全系数降到0.4•与3D模型对比，得出了相同的结论。火山不爆发的情况下，火山岛屿发展到垮塌需要至少1万年。