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一文帮你快速解决岩土工程设计和分析难题!
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发布时间:2023-09-07

基础设施建设的繁荣发展,带动房屋、市政、能源、水利、航运、矿山、国防等各种建设,其中,岩土工程在其中占据重要的地位。

岩土工程研究的是岩土和土体问题,包括地基与基础、边坡和地下工程等问题。在工程建设过程中,岩土工程具有以下特点:


岩土工程的特点

1.材料性质复杂多样

土壤和岩石是岩土工程最基本的材料,它们的性质复杂多样。

土壤包括粉砂、黏土、砾石等多种类型,它们的物理性质、力学性质和水文特征都不同。同一类型的土壤,在不同地区或不同深度也会有差异。

而岩石则更为复杂,由于其成因和形成过程不同,导致其物理性质、力学特征和变形特征也各有差异,这给岩土工程分析带来很大的难题。

2.受外力影响较大

在实际工程中,土壤和岩石常常受到外部载荷或自然灾害等影响。地震、风暴、洪水等自然灾害会对地基产生严重影响,此外,建筑物本身的重量也会对地基造成一定压力,而交通运输设施则会对地基产生振动和冲击。因此,岩土工程需要考虑外部载荷对地基的影响,进行合理的设计和加固。

3.变形和破坏性质明显

由于土壤和岩石是一种非均质材料,其变形和破坏特征也较为明显例如,在受到外部载荷时,土壤会发生压缩、剪切等变形,而岩石则会发生断裂、滑动等破坏。这些变形和破坏特征对于工程设计、施工和监测都有着重要意义。

4.现场条件复杂多变

岩土工程常常需要在复杂多变的现场条件下进行设计、施工和监测。例如,在山区或河流附近的建筑物需要考虑到地质灾害的影响,在海滨或沿海地区的建筑物则需要考虑到海水侵蚀等问题。此外,现场条件还包括气候、地形、人员安全等方面,这些都会影响到岩土工程的实际操作。

由于岩土工程的复杂性,近年来,随着信息化技术的发展,BIM在岩土工程项目中的应用有利于提高设计效率,降低设计成本。基于BIM模型的数字孪生技术,可以帮助模拟实际的工程状况,预测可能出现的岩土问题,并迅速作出相应的调整,优化设计的同时,提高施工质量,更好的完成岩土工程设计和分析工作。

下面,我们一起来看下BIM可以在岩土工程中进行哪些应用。


BIM在岩土工程中的应用

1.三维建模

BIM技术可以对地质、地形等信息进行建模,形成三维岩土模型。

在岩土工程设计中,可以将地层的性质、土体的参数等信息输入到BIM软件中,形成土体的三维模型。这些信息可以用于后续的分析和设计中,如地基的稳定性分析等。

2.岩土工程分析

BIM技术可以进行基础、地下结构、斜坡、挡土墙、地下室等岩土工程分析。如利用PLAXIS LE 二维/三维极限平衡软件可以进行边坡工程进行稳定性分析,解决岩土工程空间稳定性问题。

3.岩土工程优化

在岩土工程设计中,BIM技术可以对地基的设计进行优化。如可以对地基的形状、深度等进行优化,以提高地基的稳定性和承载能力。

4.协同设计

在岩土工程设计中,各专业设计师基于BIM进行协同设计,把地质、地形、结构等信息集成到一个模型中,提高设计效率和质量。

下面,我们一起来看下岩土工程设计和分析需要用到哪些软件,怎么进行设计和分析。


岩土工程设计和分析软件

1.PlAXIS 2D

PLAXIS 2D是一款对岩土工程和岩石力学中的变形和稳定性进行二维分析的有限元软件。它提供方便的建模方式、先进的本构模型和计算方法,以模拟土和岩石的非线性、时间相关性和各向异性,计算土的静水压力及超静水压力,分析土与结构的相互作用。

PLAXIS 在全球范围内被土木和岩土工程行业的顶级工程公司和机构所采用。应用领域涵盖开挖、路堤、地基,再到隧道掘进、采矿、石油天然气和储层岩石力学。

软件详情:PLAXIS 2D 二维岩土工程分析软件 | 岩石变形和安全分析

2.PLAXIS 3D

PLAXIS 3D 是一款用于分析岩土工程变形和稳定性的三维有限元软件。它提供方便的建模方式、先进的本构模型和计算方法,以模拟土和岩石的非线性、时间相关性和各向异性,计算土的静水压力及超静水压力,分析土与结构的相互作用。

PLAXIS 3D还是一个用户友好的三维岩土工程软件,提供了灵活协同的几何建模、对施工过程进行真实模拟、强大可靠稳定的分析内核、全面细致的后处理,使其成为工程师岩土工程日常分析与设计的完整解决方案。

软件详情:PLAXIS 3D 三维岩土工程软件 | 岩土工程分析

3.PLAXIS LE

PLAXIS LE 是一款二维/三维极限平衡软件, 可对土体或岩石边坡进行普通和复杂的岩土工程 分析。 各种来源的大量数据集均可快速解译导入,进行原型设计、分析和实现可视化。 结合多个位置同时进行的空间稳定性分析,对大量场地开展全面分析。

软件详情:PLAXIS LE 二维/三维极限平衡软件 | 边坡稳定性分析

4.gINT

gINT 提供远超基本日志的强大功能。通过自定义报告,您能够使用图片、照片、图表和地图等任何方式,对地下数据进行报告和管理。该软件除了可以帮助您管理钻孔、测井日志、CPT 和地理物理日志,还可以创建围栅图、图片、表格和其他任何您能够想象到的报告。

软件详情:gINT 地下数据管理和报告软件

5. PLAXIS  Designer  

PLAXIS Designer 是一款三维岩土工程概念模型软件,专为岩土工程师而开发,它将弥合原始数据与概念模型之间的差距。PLAXIS Designer可实现地质建模、工程建造、几何拓扑、钻孔和地下水等设计,从而减少复杂场地的设计和分析的时间。

软件详情:PLAXIS Designer 三维岩土工程概念模型软件 | 强大的三维概念设计功能

6.PLAXIS  Monopile  Designer 

PLAXIS Monopile Designer 是一款海上风电单桩基础设计软件, 它将 PISA 联合产业研究项目的研究成果转化为日常工程实践。

PLAXIS Monopile Designer 能够显著减少每个单桩的钢材量,从而降低风力发电厂的总成本。 它可以 作为独立工具用于基于规则的设计方法,也可以与 PLAXIS 3D 相结合用于 基于数值的设计方法。

软件详情:PLAXIS Monopile Designer 海上风电单桩基础设计软件 | 高效的风机单桩设计


岩土工程实践案例

城市轨道交通14号线工程串联福田中心区、清水河、布吉、横岗、龙岗大运新城、坪山中心区、坑梓、沙田等区域,覆盖深圳东部地区南北向交通需求走廊,是联系深圳中心区与东部组团的轨道交通快线,是支撑深圳东部发展轴的轨道交通骨干线,是支持深圳东进战略实施的重要交通保障。本线设计时速120km/h,将快速拉近深圳中心区与东部各组团间的时空距离,满足区域内以及组团间的快速通勤需求。

1.项目BIM咨询服务内容

在项目实施期间,我司主要负责项目区间BIM建模、地质BIM建模、工程量统计、4D施工模拟等内容,并提供驻场服务,协助项目疑难解决,推动项目进展。

1)采用Bentey软件搭建四联站到坳背站区间盾构隧道模型;

2)区间BIM建模:建立合计2.6公里的地铁区间LOD300精度的模型(起始点DK20+572到DK23+199);

3)隧道BIM建模:从隧道起点开始,1.5米为一环,进行隧道建模;

4)地质BIM建模:建立地铁区间附近的地质模型,含每个地质层的项目信息(区间合计2.6公里周边);

5)工程量统计:按照每1.5m一环的管片进行工程量统计;

6)4D施工模拟:盾构区间模型进行4D施工模拟(按照相关的施工进度计划文件模拟)。


2.项目成果展示

1 )地质模型

2)钻孔平面图

3)地质柱状图

4)隧道模型

5)地质隧道剖面图

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全国服务热线:010-62981299