geostudio软件的介绍

Geostudio功能介绍及优点Geostudio是一套专业、高效而且功能强大的适用于岩土工程和岩土环境模拟计算的仿真软件。作为优秀的岩土工程设计分析软件，GeoStudio目前已经成为上百万科学研究人员、工程技术人员、教育工作者及学生学习应用的软件之一。GeoStudio是以Geo-SLOPE为主体的一套地质构造模型软件的整体分析工具，它包括以下八种专业分析软件：SLOPE/W（边坡稳定性分析软件）SEEP/W（地下水渗流分析软件）SIGMA/W（岩土应力变形分析软件）QUAKE/W（地震动力响应分析软件）TEMP/W（地热分析软件）CTRAN/W（地下水污染物传输分析软件）AIR/W（空气流动分析软件）VADOSE/W(综合渗流蒸发区和土壤表层分析软件)各专业软件具体介绍如下：一、SLOPE/W（专业的边坡稳定性分析软件）SLOPE/W软件是计算岩土边坡安全系数的主流软件产品。SLOPE/W软件对于综合问题公式化的特征使得它可以同时用八种方法分析计算简单的或复杂的边坡稳定问题，用户可以利用SLOPE/W软件对简单或者复杂的滑移面形状改变、孔隙水压力状况、土体性质、不同的加载方式等岩土工程问题进行分析。SLOPE/W软件使用极限平衡理论对不同土体类型、复杂地层和滑移面形状的边坡中的孔隙水压力分布状况进行建模分析，SLOPE/W提供多种不同类型的土体模型，并使用确定性的和随机的输入参数方法来进行分析，也可让用户做随机稳定性分析。除用极限平衡理论计算土质和岩质边坡（含路堤）的安全性外，SLOPE/W软件还使用有限元应力分析法来对大部分边坡稳定性问题进行有效计算和分析。1.主要应用范围：SLOPE/W可以对几乎所有的稳定性问题进行建模分析，主要包括：天然岩土边坡边坡开挖岩土路堤开挖基坑挡墙锚固支撑结构边脚护提边坡顶部的附加载荷增强地基（包括土钉和土工布）地震载荷拉伸破坏部分或全部浮容重任意点的线性载荷非饱和土的性质2.SLOPE/W软件的特点：极限平衡理论的应用：包括Morgenstern-Price、GLE、Spencer、Bishop、Ordinary、Janbu、Sarma等各种方法。土体强度模型：包括莫尔-库伦准则（Mohr-Coulomb）、双线性准则（Bilinear）、不排水准则（Phi=0）、各向异性强度准则（anisotropic）、切向/法向函数准则及其它各种类型的强度准则等；指定条块间切向/法向函数类型；孔隙水压力模型包括：Ru系数、压力线、等压力线、水力梯度值、有限元计算的压力和压力水头；通过同心圆栅格和半径线、滑移面前端的块体或全部指定的形状定义的可能滑移面；用针对各种土体特性和加载条件的正态分布函数来进行随机近似分析。使用蒙特卡洛逼近法，SLOPE/W软件可以计算除传统的安全系数之外的随机失稳问题。3.与其它软件的结合应用：用户可以在一个工程中做很多分析并把所有的分析都保存在一个数据文件中，有利于保持不同模型之间的联系。例如可以在多种加固设计方案来找出其中一个整体稳定性最后设计方案。使用多场耦合也能提高SLOPE/W同其它模块耦合计算的能力。1)从SEEP/W、SIGMA/W、QUAKE/W、VADOSE/W等软件中调用孔隙水压力值：在SLOPE/W软件中使用有限元法计算孔隙水压力，使得对非常不规则的饱和/非饱和工况，和稳定分析中的瞬态孔隙水压工况分析成为可能。例如，用户可以对因孔隙水压力随时间变化而产生的稳定性变化进行分析。2)从SIGMA/W软件或QUAKE/W软件中调用应力值：在SLOPE/W软件中使用有限元方法计算应力，除了可以对静态变形或地震动力进行分析外，还可以进边坡的稳定性分析。比如用户可以计算在地震载荷作用下边坡稳定的最小安全系数，或者用户可以使用Newmark类型的程序来得到相应的边坡永久变形。二、SEEP/W（地下水渗流分析软件）SEEP/W软件是一款用于分析多孔渗水材料，如土体和岩石中的地下水渗流和超孔隙水压力消散问题的有限元软件。它全面而简洁的表述使用户可以分析从简单的、饱和稳态问题到复杂的、饱和-不饱和时变问题。用户可用SEEP/W分析从简单的饱和稳态到复杂的不饱和时变问题。在SEEP/W软件中，通过渗流有限元计算，可以分析边坡在不均匀饱和条件、非饱和条件下的孔隙水压力，也可以对边坡稳定时的瞬态孔隙水压力进行分析。通过瞬态分析，可以得出不同时刻不同点的孔隙水压力分布状况。通过对孔隙水压力随时间变化的结果分析，可以研究边坡、路堤稳定性与时间的关系。在水中溶质扩散转移问题中，水流速度可分析水中溶质的扩散转移。SEEP/W软件可以用于对饱和及非饱和渗流问题的建模分析，这一特点也大大扩展了它所能分析问题的范围。除了可以对传统的稳定状态饱和渗流分析之外，SEEP/W软件中的饱和/非饱和计算模型使得该软件可以对随时间变化的渗流问题和短期渗流过程进行模拟分析。这个新增的特征可以使用户对诸如水汽锋面的迁移和超孔隙水压力的消散过程进行分析。1.典型应用：SEEP/W软件可以对几乎所有的地下水问题进行建模分析。这些问题包括：水库抽水后水位降低引起的超孔隙水压力的消散土坡内部由于短期渗流而引起的孔隙水压力的变化储水结构，如泻湖和废料池下面的地下水位的抬升地下排水沟和注水井的影响蓄水层被抽水而引起的水位降低流入基坑中的渗流量等2.SEEP/W软件的特点分析问题类型包括稳定状态下有边界和非边界渗流、瞬态渗流、平面或横截面二维渗流和轴对称的三维渗流边界条件类型包括：总水头、压力水头、流量为常数或者为随时间变化的函数、以计算水头为变量的瞬时流量函数、渗流面状况的调整和显示等测定水体量和渗流函数可以由基本参数和粒径函数来估计采用适应的时间步长，从而保证瞬态分析中在边界条件突变时的时间步长为最佳的时间步长描绘流程图土体特性：土体的水力渗流性在非饱和区域内是负孔隙水压力的函数。在瞬态过程中，水量的变化率有孔隙水压力决定的。水力渗流性可以认为在两个垂直方向上是各项异性的迭代过程：有限元方程非线性特性由有效半径法莱进行迭代处理水流通量：SEEP/W软件通过沿着单元网格的单个和多条线来计算总的水流通量与其它软件的结合应用：1)从SIGMA/W或QUAKE/W软件中导入消散的超孔隙水压力：由于静载或地震引起的动力响应而产生的超孔隙水压力可以代人SEEP/W软件中，在SEEP/W软件中对超孔隙水压力消散时间进行研究。2)将SEEP/W软件中的孔隙水压力用于SLOPE/W软件中：在SLOPE/W软件中使用有限元法计算孔隙水压力，使得对非常不规则的饱和/非饱和工况，和稳定分析中的瞬态孔隙水压力工况分析成为可能。例如，用户可以对因孔隙水压力随时间变化而产生的稳定性变化进行分析。三、SIGMA/W（岩土应力变形分析软件）SIGMA/W软件是一款用于对岩土结构中的应力和变形进行有限元分析的专业软件。它具有全面模型公式，使得这种软件不但可以对简单的岩土问题进行分析，也可以对高度复杂的岩土问题，如线性弹塑性、非线性弹塑性、非线性等进行分析，许多经典的土体模型可以使用户对各种土体或结构材料进行建模分析。有很多岩土问题不仅要计算稳定性，还希望进行应力应变分析，SIGA/W软件可以对线弹性变形问题、高度复杂的非线性弹塑性有效应力问题进行分析。SIGMA/W软件可以模拟载荷在地基中产生的超孔隙水压力。可对施工前后边坡的稳定性进行分析，有助于确定加固措施。此外，与SEEP/W软件相结合，SIGMA/W软件可以对受外载荷作用的岩土结构中孔隙水压力的产生和消散进行建模分析，并进行固结分析。SIGMA/W软件中实质上是求解平衡方程，而SEEP/W软件中是求解连续方程，两种软件结合起来求解方程可以同时得出变形和孔隙水压力随时间的变化情况。在SIGMA/W软件中可选用加载频率或非线性土体模型来分析与估计静压力，将可用作QUAKE/W软件中的初始静压力进行动态分析。1.典型应用：SIGMA/W软件可以对几乎所有地基的应力和变形问题进行建模分析。这些应力、变形问题包括：底座、充液容器、土木结构中的沉降问题路堤和水坝内部或底部的变形问题隧道周围的变形和应力问题支撑柱或锚杆加固的基坑的侧移及其周围的表面沉降开敞式基坑和放坡开挖的地面回弹。孔隙水压变化引起的体积改变。土与结构的相互作用：包括非粘合自由锚杆、开挖支撑和桁架结构的相互作用。完全耦合固结分析2.SIGMA/W软件的特点：SIGMA/W软件可以分析排水和不排水过程的总应力和有效应力、二维平面应变、三维轴对称问题、膨胀和固结问题及构造应力等问题。土体固结模型包括线弹性模型、各向异性的线弹性模型、非线性弹性模型、应变软化模型、土体的帽盖模型和修正的帽盖模型等。边界条件类型包括X和Y方向的位移、体力、压力、阶跃常数以及模型的自重载荷。SIGMA/W软件采用小变形、小应变、渐近载荷模型来处理二维平面应变和轴对称问题。对每一加载步，每个节点上的渐近位移有渐近载荷作用计算得出，加到位移上的初始载荷步计算出模型的整体位移。对非线性材料的土体模型，SIGMA/W软件用Newton-Raphson方法来解迭代方程，土体参数在每一迭代步上都要更新，直到得到收敛解。SIGMA/W软件可与SEEP/W软件相结合分析土体的完全固结问题。由SEEP/W软件计算载荷作用下的瞬时孔隙水压力，而由SIGMA/W软件计算孔隙水压力产生的变形。用于土体结构内部相互作用的梁结构和杆单元。回填或开挖时的分段载荷。3.与其他应用软件的结合：1)SIGMA/W软件计算出的应力可用于SLOPE/W软件或QUAKE/W软件中：在SLOPE/W软件中用有限元方法计算出的应力值，与由变形分析中得到的应力值一样，用这些应力值就可以对一些严格的稳定性问题进行分析了。此外，在QUAKE/W软件的地震动力学分析中，用户可以将SIGMA/W软件计算出的应力作为初始应力分布值。2)SIGMA/W软件计算出的孔隙水压力可用于SLOPE/W软件或QUAKE/W软件中：在SIGMA/W软件中，在如回填等稳定载荷作用下产生的超孔隙水压力可以代人SEEP/W软件中研究地基中的超孔隙水压力的消散所需时间。用户可以用SLOPE/W软件来分析建造过程这些附加应力对稳定性的影响，以便用户决定分步加载的必要性。四、QUAKE/W（地震动力响应分析软件）QUAKE/W软件是一款用力分析由于地震冲击波、爆炸产生的动态载荷或者突然碰撞产生的冲击载荷等作用下的土工结构动力问题的岩土有限元分析软件。地震对地面建筑物产生的惯性力对其稳定性有很大影响，震动可产生超孔隙水压力。应用QUAKE/W分析软件，可将边坡分析中动应力及其产生的孔隙水压力同时考虑，能够很好地研究地震对地面建筑物的稳定性和变形的影响。在QUAKE/W软件中计算出的地震引起的超孔隙水压力，可通过SEEP/W软件分析其消散所需时间。地震波引起的超孔隙水压力的消散在震后可导致固结变形的发生，可能对建筑物和边坡稳定性产生影响。QUAKE/W软件中的各种模型公式使得QUAKE/W可对多种领域的问题进行分析计算。利用SEEP/W和SIGMA/W软件，对QUAKE/W软件计算的孔隙水压力的分析，可以模拟震后的固结变形。1.典型应用：QUAKE/W软件可以对几乎所有的土工结构的动力学行为进行建模分析。这些问题包括：岩土堤坝天然岩土边坡软土地基的沉降动态爆炸产生的冲击载荷任何在地震载荷作用下可能产生超孔隙水压力的天然近似水平的地区。2.QUAKE/W软件的特点：随着连续迭代而不断改变土体特性参数的等效线性分析（阻尼系数和剪切模量随着连续迭代的循环应变而改变）。通过数据指针函数来指定的材料参数，包括超载修正函数、剪应力修正、循环次数、孔隙水压力、阻尼系数、剪切模量的衰减等导入地震记录数据，水平和垂直方向加速度随时间变化的记录都可以导入测定导入的地震记录数据的特定区域的峰值加速度和持续时间。边界条件类型包括X