1.概述坡顶地表中部为斜面时，可以用图解法进行计算，建筑边坡工程技术规范GB 50330-2013附录B中对该方法有介绍。本文选取坡角大于内摩擦角的情况，分别对比粘性土与无粘性土两种情况。GEO5中第⑤种类型的坡面2.原理介绍建筑边坡规范附录B中的原理图GEO5中图解法计算时，根据坡型拆分成三部分，分别计算三者土压力，然后进行叠加。叠加之后，求交点，作用在墙背上的土压力依次取①、②、③。（可以理解为，靠近地表的结构不受后方坡面影响，故土压力为①。②中斜面不是无限延伸，在其作用范围内，值不应小于①，故①②交点以上取①，以下取②；且其值不应大于③，②与③交点以下的范围，土压力取③。）典型无粘性土土压力取值示意图3.无粘性土土压力取值对比案例源文件及cad源文件如下：图解法土压力对比-无粘性土.rar本次案例选用单层无粘性土，可以根据两点绘制土压力图。（1）根据土压力公式，绘制①③土压力曲线，将土压力值缩小10倍后绘制到cad中，此时曲线到结构的距离的数值扩大10倍即为土压力值。①、③土压力（2）②的土压力计算由于坡角45°>内摩擦角12°，此时不能再沿坡面延长直线，而应沿12°角延长直线。②坡顶处土压力计算②3.9372m处，即离结构顶5m处土压力②土压力（3）对①、②、③叠加，即可得到最终土压力手算土压力值电算土压力值提取计算书土压力值，在cad图中绘制土压力曲线，则电算与手算结果曲线基本重合，误差在于计算书中的值保留两位小数，实际软件计算时位数多于两位。手算图与电算图当然，您也可以在剖面土层中增加多个剖面，在计算书中查看该剖面位置的土压力。4.粘性土土压力值对比粘性土对比源文件：图解法-粘性土.rar粘性土与无粘性土的差别在于，粘性土的结果会有一段负的土压力，有时会造成①、②、③条土压力线没有交点的情况。这个时候只需将负土压力区绘制出来，即可得到交线位置，然后按上文的描述叠加取值即可。粘性土①②③土压力曲线反向延长土压力曲线（示意图）最终土压力曲线（示意图） 查看全部

        在2021版的GEO5深基坑支护结构分析模块当中，用户可以选择三种分析方法，分别是弹塑性共同变形法，弹性支点法-弹塑性以及弹性支点法-弹性，其中弹性支点法-弹性是2021版新增加的一种方法。为方便大家的使用，本文将简述三种方法的理论区别及应用效果的不同。图1：分析方法的三种选择1、理论区别        总体上，三种方法的区别体现在桩前和桩后土体的考虑方式的不同，但同时两两之间又有一定的相同之处，比如弹塑性共同变形法和弹性支点法-弹塑性对于桩前土体的假定是相同的，而弹性支点法-弹塑性和弹性支点法-弹性对于桩后的土体假定是相同的。    1.1、弹塑性共同变形法        弹塑性共同变形法的基本假设是结构周围的岩土材料是理想的弹塑性材料。材料性质由水平基床系数和极限弹性变形决定，其中水平基床系数描述了材料在弹性区域的变形行为。当超过极限弹性变形时，材料表现为理想塑性。也就是说，该法把桩前和桩后的土体都当成是弹簧处理，但考虑土体的塑性，所以这个弹簧反力不能无穷大，是有限值的，所以该方法有两个假定：         （1）作用在结构的土压力可能是主动土压力至被动土压力之间的任一值，但不能超出以这两种极限土压力为边界的范围。 　    （2）初始未变形结构上作用静止土压力。图2：弹塑性共同变形法计算模型        使用该方法最需要注意的一点是通过迭代计算后，支护结构上任意一点的反力值都需要满足上述假定（1）的要求。如果出现在满足上述要求后，整体结构受力不平衡的情况，那么软件会提示结构不稳定。图3：结构不稳定时的提示    1.2、弹性支点法—弹塑性        弹性支点法-弹塑性是将支护结构视作竖向放置并受坑外侧向土压力作用的弹性地基梁，基坑开挖面以上的锚杆和内支撑视为弹性支座，基坑开挖面以下的土层则采用一系列弹簧进行模拟。和弹塑性共同变形法相比，相同点在于桩前土体都按弹簧考虑，同时土体反力需要满足1.1中假定（1）的要求，也就是桩前任意一点的反力值不超过该深度被动土压力且不小于主动土压力；不同点在于不管是悬臂式支挡结构，还是锚拉式或者支撑式支挡结构，桩后土体作用均按主动土压力考虑。图4：弹性支点法-弹塑性的计算模型    1.3、弹性支点法—弹性        弹性支点法-弹性跟弹性支点法-弹塑性在总体假定上基本一致，同样是将结构视为竖向的弹性地基梁，结构前土体考虑成弹簧，结构后始终考虑作用主动土压力。唯一的不同点在于桩前土体反力没有限值要求，意味着任意一点的反力值都可以超过被动土压力。图5：弹性支点法-弹性的计算模型2、应用效果的区别    2.1、变形        由于弹性支点法-弹塑性和弹性支点法-弹性都是将结构后的受力考虑为主动土压力，那么当遇到锚拉式支挡结构或者支撑式支挡结构时，使用上述两种方法都有可能出现结构向坑外变形的情况，如下图：图6：锚拉式支撑结构向坑外变形（弹性支点法）但同样的例子，如果使用弹塑性共同变形法，锚杆作用位置的土压力将不再是主动土压力，结构变形情况也完全不同，如下图：图7：锚拉式支撑结构向坑内变形（弹塑性共同变形法）        如果抛开弹塑性共同变形法，单看弹性支点法-弹塑性和弹性支点法-弹性，在计算变形时，二者有时也有一定差别，比如图8和图9所示案例：图8：某基坑弹性支点法-弹塑性分析结果图9：某基坑弹性支点法-弹性分析结果可以看出，采用弹性支点法-弹性分析得到的位移比弹塑性得到的位移更小，这是因为弹性法没有限定土反力的大小，所以弹性法位移结果往往比弹塑性方法的结果小。    2.2、被动区土反力验算        根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）4.1.4条第二款的要求，挡土构件嵌固段土反力合力不应大于被动土压力合力，即：对于弹塑性共同变形法和弹性支点法-弹塑性，由于都假定了任意一点的反力值不能超过被动土压力，所以自然嵌固段的土反力合力也不会超过总的被动土压力。但对弹性支点法-弹性来说，则不一定，需要进行验算。        在GEO5中，支持用户验算被动区土反力是否超过总的被动土压力，还允许用户输入一个安全系数作进一步的安全储备。图10：被动区土反力验算        以上即是对GEO5深基坑支护结构分析模块中的三种分析方法区别的说明，如果要完全按照基坑规范的要求，那么大家直接选择弹性支点法-弹性。如果对被动区要求严格，或者当需要考虑桩后不完全是主动土压力的情况时，大家也可以采用弹性支点法-弹塑性或者弹塑性共同变形法。 查看全部

本文使用GEO5软件墙后坡面的第二种坡型（坡顶地表为斜面）进行对比计算。GEO5源文件地址：土压力对比-坡顶地表为斜面.rar对比主要分为两种情况，第一种是坡角小于内摩擦角，第二种是坡角大于内摩擦角。坡角大于内摩擦角时，为防止库仑土压力公式出现虚根，需对坡角进行修正。坡面类型②2.坡角10°（坡角小于内摩擦角），比较10m处土压力大小手算结果GEO5结果公式结果：42.486GEO5结果：42.493.坡角20°（坡角大于内摩擦角）由于坡角β＞内摩擦角Φ，库仑公式有虚根，求Ka和Kac时，需进行修正。修正①：将坡角β修正为内摩擦角Φ修正②：修正①是按坡角为φ进行计算，还需考虑坡角超过内摩擦角这部分土的影响，需对主动土压力系数进行修正，Ka*tanβ/tanφ手算结果电算结果公式结果：196.469GEO5结果：195.564.计算结果汇总坡角β（°）1020304050607080手算结果42.486196.469378.960602.819904.4221366.5062234.9394735.493GEO5结果42.49195.56377.52600.73901.461362.202228.104721.38误差0.01%0.46%0.38%0.35%0.33%0.32%0.31%0.30% 查看全部

        GEO5三维地质建模2021版新增了填挖方的功能。用户可以在已经建好的三维地质模型基础上，通过添加设计工况，实现对原有模型开挖或回填的操作，同时还能分层计算开挖岩土体及回填材料体积，相关功能简述如下：1、填挖方        GEO5三维地质建模中的填挖方操作可以通过两种途径实现：①：直接输入开挖或填方后的地形点坐标     采用此种方法，首先需要在工况阶段设置中设置建模方式为“地表点和边”，然后在地形点界面中输入开挖或填方后的地形点坐标即可。图1：填挖方工况阶段设置此种方式较为适用于边坡开挖、堆山造地等填挖方工程。图2：模拟台阶边坡开挖过程②：在模型上直接构建多面体     采用此种方法，则需要在工况阶段设置中选择建模方式为“填挖方”，然后再通过图形交互或坐标交互方式输入多个基准点，每个点都可以单独指定高程坐标以及与原有地形相交切的角度值（也可以统一指定为一个值），通过基准点构建出多面体，并与原有地形面进行空间布尔运算，实现对场地的挖方和填方功能。图3：基准点的输入图4：通过输入基准点构建的多面体此种方式能够实现精细开挖，较为适用于基坑开挖和道路填筑等工程。图5：某场地基坑开挖模拟        需要说明的是，用户可以通过填挖方模式控制输入的多面体和原有模型相交后，是仅取填方或挖方还是二者兼而有之，三种模式的区别示意如下：图6：仅取挖方区域图7：仅取填方区域图8：挖方和填方区域同取2、算量        在进行填挖方操作之后，用户可以直接计算出本工况相对于原有模型（或上一个工况）的体积变化情况，可同时计算出填方体积和挖方体积，其中挖方体积又可以单独计算每一种材料的挖方量。图9：挖方和填方体积计算计算书中详细记录了每种材料的挖方量和总量。图10：计算书中挖填方量详细结果        值得注意的是，针对模型中的每一种挖方材料，用户都可以指定相应的松散系数，这样可直接得到挖方后的弃方量。3、挖填方平衡        在有了挖方和填方量之后，对于某些场地，我们希望挖方量能近似等于填方量，这样可以减少弃土外运，优化施工投入成本。在GEO5新增的填挖方功能当中，也可以实现类似的操作。        当采用在模型上直接构建多面体的方式来进行填挖方，即上述第1节中的第二种情况时，可以通过“竖向偏移”功能同时调整场平基准点上的Z值坐标，比如同时+1m或-1m，然后计算相应的总挖方量和填方量，经过几次调整后，直至挖方量近似等于填方量。此外，用户还可以通过挖方的松散系数值更准确的控制挖填方平衡。图11：“竖向偏移”功能辅助实现挖填方平衡4、切剖面用于岩土计算        和直接建立三维地质模型之后的切剖面一样，在填挖方后，用户仍然可以对模型进行切剖面操作，切出来的剖面可直接复制到土坡模块当中，进行边坡稳定性分析。图12：某边坡挖方后切剖面操作图13：剖面导入土坡模块分析边坡稳定性 查看全部

GEO5读入理正勘察成果表（Excel数据）创建地质模型GEO5三维地质建模模块新增批量导入钻孔的功能，这里以理正成果表数据为例进行说明。这里下载Excel导入模板GEO5钻孔导入模板.rar。一、模板说明GEO5只需读取钻孔坐标以及地层信息即可创建地质模型，对应的，只需将理正勘探点一览表和地层汇总表的部分内容整合到GEO5模板上即可。                                                            理正成果表汇总GEO5模板sheet1与理正勘探点一览表对应关系在sheet1（FieldTests）中，需导入钻孔的编号，指定试验类型（钻孔用BoreHole），以及孔口的坐标。在理正勘探点一览表中，可以把相关数据填入。理正的地面高程，就是模板里的z坐标。（注意：钻孔类型有对应的字段，需严格按照字段来写，不能改变模板的表头，请把理正数据复制到模板中，不要另建Excel表格。如果只是建模，不需要把所有的勘察数据都导入，只需导入能划分地层的试验数据，一般是钻孔数据，有时也可以使用静探数据，静力触探数据划分地层之后，按钻孔数据输入即可。）在sheet2（F_LAYR_TAB）中，需导入地层和层厚信息。对应的是理正的地层汇总表内容，可以将单元格格式由文本转换成数值，将岩土材料里面的合并单元格拆分并填充，最后按钻孔编号排序即可。这里需要注意，①层厚的格式要转化为数字，以文本形式存储的数字无法被识别②不同地层编号的岩土材料名称可能一样，为方便后期建模，建议岩土名称取地层编号+岩土名称的样式，以方便后期整理钻孔。录入sheet1（FieldTests）比较简单，不过多介绍。下面是处理理正地层表Excel的视频，供有需要的工程师参考：地层表整理视频.rar二、GEO5读入数据在勘察数据菜单下选择导入功能，导入类型选择第一个电子表格XLSX，然后选择整理好的表格，导入即可。在岩土材料菜单下点击【从勘察数据中继承】，并为每层岩土材料定义颜色或纹理。本小节视频：geo5读入数据视频.rar三、生成地质模型层序如果是处理好的地层，那么可以直接在【生成地质模型】菜单下直接生成地质模型；如果未处理好，需调整地层兼容性，可以参考GEO5三维地质建模的相关教程。生成地质模型显示岩土体边界面四、拓展导入数据时并没有定义原始勘察数据土层的图例和颜色，这个并不会影响地质模型的颜色，也不影响柱状剖面的颜色。总之，不影响成果展示。对于有“强迫症”且对软件比较熟悉的工程师，可以进行如下操作来为原始勘察数据定义颜色。首先可以定义一个包含所有岩土材料的虚拟钻孔，为该虚拟钻孔的岩土材料定义图例和颜色，然后导出所有钻孔，在Excel表格中为原始勘察数据赋予颜色，最后再重新导入。该操作也可以在处理完钻孔兼容性之后进行。操作视频如下：修改原始钻孔图例和颜色视频.rar 查看全部

某水库黏土心墙堆石坝1工程概况大坝坝址选在金沙江水系二级支流掌鸠河上游峡谷河段内，水库总库容484万m3。工程属Ⅱ等大（2）型水库工程，各建筑物均按2级建筑物设计。设计洪水标准为500年一遇，校核洪水标准为5000年一遇。2工程地质坝址河床为不对称的U形谷，岸坡陡缓变化大。坝址出露中生代白垩系上统马头山组（K2m）砂岩、白云岩、泥岩、页岩地层，其间有燕山期侵入岩脉穿插。岩层倾向大坝上游偏左岸，倾角10°~16°。坝址发育顺河向、横河向两组结构面，规模较大的有F2断层，从右岸斜穿坝址，断层破碎带宽18~30m，对坝基变形和防渗均有不利影响。两岸卸荷作用强烈。河床覆盖层最厚5.9m，两岸坡脚处有崩塌堆积的孤石、块石夹碎石土、壤土，最大厚度为8.4m。坝址微风化岩体具有弱透水性，可作为大坝防渗的相对不透水层。库坝区抗震设防烈度为7度。3结构设计工程枢纽由大坝、泄洪隧洞、溢洪道、引水隧洞等建筑物组成。大坝为黏土心墙堆石坝，最大坝高77m，坝顶长度249.5m，坝顶宽度10m，坝顶高程2095.00m，上游坝坡在2057.00m高程以上为1：1.8，以下为1：2.2，在高程2057.00m处设戗台，宽24.6m。下游坝坡在高程2080.00m、2063.00m、2042.00m处都设置有3m宽的戗道；高程2063.00m以上坝坡为1：1.75，以下坡度为1：1.85。坝壳堆石料，为弱风化石英砂岩、角砾岩、白云岩，强度较高，对岩体中夹有泥岩、页岩及泥质粉砂岩软岩互层，作为堆石料中的细粒料填充。下游设置反滤层两层，厚度为3m。上游坝壳采用堆石填筑，下游高程2042.00~2061.00m之间坝壳，采用风化堆石填筑，其他部位采用堆石填筑。对基面中的深潭、狭沟、充泥大裂隙、溶蚀洞穴等进行掏挖，而后回填混凝土。F2断层及岩脉蚀变带做混凝土塞置换，并采取了深孔固结灌浆和3排帷幕。盖板固结灌浆孔距、排距均为5m，孔入岩深度为5m。控制标准为透水率q≤5Lu，固结灌浆压力为0.4MPa。水库防渗体系由黏土心墙和基础帷幕灌浆构成。心墙防渗体顶高程高于校核洪水位0.42m，顶宽3m，上、下坡均为1：0.25，底部设置1m厚的钢筋混凝土C20盖板。帷幕线沿心墙轴线布设，左岸坝肩向山里延伸50m，右岸坝肩向山里延伸16m，帷幕线水平全长316m。帷幕灌浆孔布设两排，排距1.4m，孔距2m。防渗帷幕为接地式，灌浆孔深入相对隔水层（q≤3Lu）3~5m。帷幕灌浆质量标准透水率q≤3Lu。黏土心墙上游设置两层反滤层，厚度为2m，下游设置两层反滤层，厚度为3m。反滤料采用饱和抗压强度大于60MPa、软化系数大于0.65的弱风化白云质石英砂岩加工。心墙防渗料粒径d 查看全部

项目名称：某隧道开挖分析使用软件：GEO5有限元隧道模块项目背景：隧道场址区属低山丘陵地貌，地形起伏大，其中隧道洞口进出口段斜坡坡度约10°～35°，组成开挖岩体主要涉及粉质粘土，残积砂质粘性土，全风化、砂砾状强风化、碎块状强风化及中风化花岗岩，围岩级别属Ⅴ级，工程地质条件较差，洞口开挖稳定性差。施工采用双侧壁导坑法进行，利用GEO5有限元隧道模块模拟整个开挖过程，分析地表沉降，隧道衬砌内力和变形，同时可实现多种开挖方案的对比分析。软件优势：GEO5隧道模块自带隧道断面生成器，建模方便，可以使用收敛约束法模拟隧道开挖的三维效应，多工况分析符合施工流程。图1：开挖前隧道洞口情况图2：双侧壁导坑法隧道断面建模图3：方案一施工工序图4：方案二施工工序图5：模型网格划分图6：方案一各施工阶段围岩最大主应力变化趋势图7：方案二各施工阶段围岩最大主应力变化趋势图8：方案一各施工阶段竖向位移变化趋势图9：方案二各施工阶段竖向位移变化趋势图10：方案一各施工阶段支护结构弯矩变化情况图11：方案二各施工阶段支护结构弯矩变化情况 查看全部