plaxis2d
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2020-06-24
plaxis2d的視頻教程
plaxis2024專題培訓
系列產品（PLAXIS2D/3D；PLAXIS Monopile Designer；PLAXIS2D/3D LE；PLAXIS Desioner ） Plaxis分為2D和3D，用戶操作友好，提供靈活協同的幾何建模功能。Plaxis可以真實模擬施工過程、擁有強大且可靠穩定的分析內核、全面細致的后處理，為工程師在日常巖土工程中提供完整解決方案。
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plaxis2d的實例教程
圖1 標準排水三軸試驗的應力-應變關系
模擬結果與監測數據對比
得到基坑圍護結構等的實測值和模擬結果后，可繪出圍護結構等實測值與計算值隨深度的比較圖，將兩種不同模型的數值模擬結果與實測值的對比分析，如圖2所示：
圖2 基坑開挖后的位移云圖
圖3 兩種模型的模擬結果與實測值的對比分析圖
由圍護結構實測和數值模擬結果比較圖可以看出，HS模型模擬的結果與MC模型的模擬結果相比，其精確性要明顯優于MC模型，由此論證了HS模型模擬基坑開挖問題的實用性與精確性。
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在這種情形下，最大位移量是0.009m，這個數值比上面計算的位移值小很多，不過，就像以前多次討論過的一樣，使用強度折減方法計算出來的位移不真實，特別時Plaxis計算的位移；計算的安全系數為1.26。這個數值與上面計算的1.244差不多相同。不同軟件的算法、網格劃分等因素都影響著計算結果。不過總的來說，結果大致相同。可以比較二者的位移云圖和最大剪應變圖。
(2) 安裝Geogrid但不設置界面, 為了與Plaxis的結果比較，在此Geogrid使用了彈性模型，計算出的最大位移量是0.03m, 這個數值與上面計算的最大位移量0.012m基本上接近，計算的安全系數為1.48，比上面計算的安全系數1.265稍微高一些。
(3) 如果Geogrid使用塑性模型，即設置抗拉強度60kN/m, 得到的安全系數為1.44，比使用彈性模型小了一些，最大位移量為0.011m。當SRF=1.75時，可以發現Geogrid發生了屈服破壞，即在下圖這些紅色區域Geogrid所受的力超過了抗拉強度60kN/m。
5 結束語
通過比較Plaxis 2D和Phase2的計算結果，可以看出最明顯的差異是當安裝Geogrid后Phase 2計算的安全系數比Plaxis 2D計算的安全系數高。這種差異由許多因素引起，對一個特定的問題來說，很難確切地指出哪一個因素占主導地位。不過，宏觀上講，主要是由于Plaxis使用的安全分析(Safety Analysis)算法引起的，在Plaxis中，當計算安全系數時，不考慮界面和結構元的殘余強度，而且應力狀態時從初始階段開始計算的，這可能是導致安全系數低的主要原因。
展開 5 3D模型
對于3D模型，首先需要設置模型的范圍，這一點比2D的設置更為重要，因為它定義的是模型另一個方向的長度。其實定義模型的范圍是一種非常古老的設計方法，特別是對于2D模型，模型的范圍應該是自適應的，但Plaxis一直保留著這種風格。
Plaxis3D僅提供了10節點的四面體單元【
3D單元類型選擇對計算結果的顯著影響(Element Type)
；
第三方的網格生成器(Grid/Mesh Generation)---Pointwise,CUBIT和HyperMesh
】。定義土層的方法與2D完全相同。
展開 問題描述：
如何在 PLAXIS 2D 中計算如下所示的二維穩態滲流問題？如何定義該問題的滲流邊界條件？
解答：
利用 PLAXIS 2D 計算如上所示的“純”穩態滲流問題，用戶可在初始階段選擇【Flow only】的計算類型和【Steady state groundwater flow】的孔壓計算類型。除此之外，該滲流問題的邊界條件可采用以下方法定義：
第一，模型中部的防滲墻應采用 界 面 單 元 而非閉合（Closed）的滲流邊界條件進行定義，后者僅適用于模型的外部邊界。利用界面單元模擬模型內部的不透水線時，用戶應在土體和界面材料的【界面】選項卡中設置橫向透水性（Cross permeability）為“不透水（Impermeable）”。同時，用戶還應注意在穩態滲流計算中勾選界面的【Active in flow】選項，否則無法激活界面的“防滲”性能。
“純”滲流問題不計算土體的變形和應力，故用戶可忽略地基以上的水閘且下部防滲墻（9m）也無需指定材料數據集，直接基于線段創建正界面或負界面即可，當然也可以同時創建正負界面。
第二，模型底部的不透水邊界既可以在【結構】模式中創建滲流邊界條件為【Closed】，也可以在計算階段的模型瀏覽器中激活模型底部的滲流邊界條件為【Closed】，后者在操作上更加簡便快捷，但與前者無本質區別。
事實上，PLAXIS 默認的【模型條件＞滲流邊界＞BoundaryYmin：Closed】即滿足不透水要求，用戶無需其余操作。需要注意的是，創建或激活的滲流邊界條件具有比模型條件更高的優先級。也就是說，當二者出現沖突時，以前者為準。
第三，模型的左側和右側是人為的截斷斷面，計算中也近似按不透水邊界處理。具體操作與底部邊界無異，此處不再贅述。
展開 Plaxis的Hoek-Brown with Softening (HBS) 模型(hbs64.dll)類似于Itasca的IMMSS模型，但是用了不同的軟化途徑。所謂的強度軟化模型(SSM)是減小mb和s值；而所謂的GSI軟化模型(GSM)是減小GSI值。
5 蠕變模型
蠕變(Creep)是固體固體在低于其屈服應力下的粘性變形。蠕變隨著時間發展，且蠕變速度與溫度有關，典型的巖石如泥灰巖或巖鹽(rock salt)。蠕變會誘發支護系統中的力，從而引起巖石應力分布的變化。
在最新版V22中，N2PC-Salt(Norton-based Double Power Creep)模型能夠進行兩種類型的模擬：一種是粘彈性模擬，僅考慮蠕變的長期影響；另一種是帶有Mohr-Coulomb破壞面的粘彈性模型，它能考慮短期影響。此外，在PLAXIS 2D中，N2PC模型還可以考慮蠕變與溫度之間的關系。
6 膨脹模型
一些含有粘土礦物的巖石，如粘土巖、頁巖或泥灰巖在遇水后會發生膨脹(Swelling)。膨脹通常表現為隧道底鼓或整個開挖向上抬升。Plaxis的Swelling Rock Model可用來模擬巖石的膨脹現象。
7 結束語
盡管Plaxis初始主要應用于土力學與地基工程，但近年來在巖石工程應用方面也取得了很大進步，除了發展上述本構模型外，在原巖應力處理(K0-procedure)、隧道開挖(Tunnel Designer)、巖體支護(embedded beam elements)等方面也作出了非常好的功能。
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§ Geostudio：包括Slope/W、Seep/W、Plaxis 2D等模塊，用于巖土和地下水數值建模。
§ Phase2：用于地下結構的有限元軟件，特別適用于巖石力學問題。
§ FLAC：離散元法軟件，用于分析巖石和土壤的變形和斷裂。
§ ANSYS：通用有限元分析軟件，可用于巖土力學和地質工程問題的建模和模擬。
分析類型使用平面應變(Plane Strain)【Plaxis 3D/2D中樁的模擬---Embedded Beam(Pile) Modeling】，15節點的三角形單元【巖土問題二維有限元實體單元類型(element types)的選擇】。
此外，在PLAXIS 2D中，N2PC模型還可以考慮蠕變與溫度之間的關系。
6 膨脹模型
一些含有粘土礦物的巖石，如粘土巖、頁巖或泥灰巖在遇水后會發生膨脹(Swelling)。膨脹通常表現為隧道底鼓或整個開挖向上抬升。Plaxis的Swelling Rock Model可用來模擬巖石的膨脹現象。
3D/2D中樁的模擬---Embedded Beam(Pile) Modeling
在本項目中，我們只設兩個施工步驟Analysis > Project setting > [Stages]，第一個步驟是初始化Initial，第二個施工步驟是Piled raft foundation。
5 結束語
通過比較Plaxis 2D和Phase2的計算結果，可以看出最明顯的差異是當安裝Geogrid后Phase 2計算的安全系數比Plaxis 2D計算的安全系數高。這種差異由許多因素引起，對一個特定的問題來說，很難確切地指出哪一個因素占主導地位。
2.3 安裝錨索
首先產生三步開挖，第一步開挖至3m, 系統自動定義到Sand層的底部；第二步開挖至7m, 第三步開挖至10m；然后安裝錨索，錨索使用非全長粘結【全長粘結錨桿數值模型(fully grouted cable bolts) 】，非錨固段使用node-to-node anchor模型，錨固段使用Embedded beam row模型【Plaxis 3D/2D中樁的模擬---Embedded
地下連續墻使用板單元【柔性地基(Flexible footing)板內的結構力】，地下連續墻和土之間的相互作用使用界面元【貫入樁/沉樁(Driven Piles)的有限元模擬；Plaxis 3D/2D中樁的模擬---Embedded Beam(Pile) Modeling】，支桿使用彈簧元(spring element)。
3 材料模型
按照上面的幾何模型建立材料模型。
在Plaxis 2D中，當停用一個土層時，孔隙壓力不會自動被停用。因此在這種情況下，水仍然留在開挖區域內，模擬的是一個被水淹沒的開挖。
(6) 增加Phase_5。Phase 5模擬第三步開挖。停用這一層土即表示開挖。
至此完成了所有的計算步驟。
下面記錄了用Plaxis 2D分析一個雙層土邊坡穩定性(slope stability.p2dx)時遇到的問題以及可能的解決方法。
2 模擬要點
(1) 模型建立。用"創建鉆孔"工具可以迅速建立多層地層模型并設置材料參數，這種模型的邊界是矩形，適用于樁基礎和沉降模擬，但對于邊坡這樣的非矩形邊界不能直接適用。
基坑開挖數值分析中的一個關鍵問題是選取一個合適的土體本構模型。而通過對基坑開挖過程中土體的主要應力變化路徑進行分析，發現模擬開挖條件下的土體本構模型應能合理考慮土體變形特性的應力路徑相關性和壓硬性。Hardening Soil Model 采用了不同的加荷與卸荷模量，能夠反映土體應力路徑的影響，且考慮了土體模量的應力水平相關性，能預測得到較合理的坑壁側移、地表沉降以及支護結構的內力，因而建議采用Hardening
