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背景單樁基礎在巖土工程與海洋工程中應用廣泛，其貫入過程直接影響承載力、沉降以及后期的服役性能。傳統的分析方法通常依賴于靜力學近似或經驗公式，但在高速貫入或復雜土體條件下，這類方法往往難以準確反映真實機理。為此，數值模擬技術逐漸成為研究單樁動力學行為的有力工具。內容本案例介紹一種基于 CEL（Coupled Eulerian–Lagrangian）方法 的單樁貫入模擬思路。

本文展示了一個使用有限元進行樁筏基礎三維模擬的全過程，計劃分三部分完成。在Part 1，首先對樁筏基礎的研究作了簡要回顧，因為這些研究可以部分地檢驗數值模擬的結果是否合理，然后討論了項目的施工步驟(模擬步驟)設置、地下水設置以及地基土的材料屬性，側重理解模擬思路。

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國家超級計算無錫中心神工坊團隊，依托我國最先進的國產自主超級計算機神威&middot;太湖之光，自主研制了結構網格自適應框架（SAMR[1]）與格子玻爾茲曼流場求解器（LBM[2],Lattice Boltzmann Method)，形成了自主數值風洞軟硬件基礎框架，可以高效地為汽車氣動仿真賦能。

在CPTU貫入的數值模擬過程中，涉及土體的大變形破壞。為了提高數值模擬計算的收斂性，在軸心的幾何位置預留與錐頭尺寸一致的缺口。并在錐尖位置，添加半徑為1mm的光滑剛體細管，長度為1.5m，貫穿整個土層，導致錐面面積減少，占原錐面積的3‰，可忽略對結果的影響。使用相互作用模塊中的model change功能，在第二分析步中，刪去剛體細管與缺口位置處的土體，提高CPTU貫入數值模型的收斂性。

為了適配國產神威太湖之光超級計算機，本數值求解體系從設計之初就融入了主從核異構并行體系，在進行流場數值求解時能充分發揮異構計算機的主核與從核性能。例如，本次汽車模擬算例就采用了<strong>7200核組（包含7200*64=46.08萬從核）</strong>。

在【貫入樁/沉樁(Driven Piles)的有限元模擬】中曾經使用過單側的界面元模擬樁與土的相互作用，由于使用的是軸對稱，因此僅設置了一側的界面元，本題必須在兩側設置界面元。另一個需要注意的是當模擬樁時，樁按實體單元處理有一定的寬度(樁直徑的一半)，但在本題中的板單元沒有厚度，為了考慮板厚度的影響，引入了"虛擬厚度系數"的概念。這是一個純粹的數值，用來優化界面元的數值性能。

靜壓樁擠土效應數值模擬.rar靜壓樁擠土效應數值模擬1、直徑為0.3m的圓樁，長5.0m，被靜壓施工到一干砂地基中，樁端設置樁靴，樁靴角度為60度，樁體采用剛體模擬，地基可采用修正劍橋模型模擬；表1 模型參數圖1 模型圖示2、高10m,寬4.999m的矩形；3、設置材料與截面特性Log Bulk Modulus為0.006，泊松比為0.2，4、

由于相關實驗或研究較少，因此只能依單樁準則進行評估。為深入了解三腳架周圍的沖刷效應，未來將利用數值模擬研究不同土壤、基礎、施工條件以及實體模型試驗。 詳細原文可參考以下鏈接。 https://www.iieta.org/download/file/fid/127225

在數值試驗之前，采用PFC進行巖體三軸試驗進行顆粒細觀參數標定。三軸試驗的樣品尺寸為直徑1m，高度2.5m。在PFC中生成9627個球體，顆粒的大小分布于0.005-0.1m之間，隨機分布）。顆粒之間采用接觸粘結模型，以模擬塔坪滑坡體破碎砂巖堆積層。三軸試驗以實際滑坡的堆積層碎裂巖體的力學參數為依據，通過三軸試驗反演本次模擬的滑體離散元顆粒及其接觸參數。

十一、零基礎到模擬分析 案例1：手把手從零基礎到地下空間開挖巖層運移分析案例2：手把手從零基礎到隧道掘進圍巖力學響應分析案例3：手把手從零基礎到巷道支護設計分析案例4：手把手從零基礎到邊坡穩定性分析與治理設計 十二、

: 案例2：手把手從零基礎到隧道掘進圍巖力學響應分析: 案例3：手把手從零基礎到巷道支護設計分析: 案例4：手把手從零基礎到邊坡穩定性分析與治理設計 十二、如何學好3DEC 12.1 學習方法探討12.2 學習經驗交流12.3 交流對數值模擬的認識和體會 部分案例示意圖： 四

十一、零基礎到模擬分析 案例1：手把手從零基礎到地下空間開挖巖層運移分析案例2：手把手從零基礎到隧道掘進圍巖力學響應分析案例3：手把手從零基礎到巷道支護設計分析案例4：手把手從零基礎到邊坡穩定性分析與治理設計 十二、

計算模型在保證分析精度的條件下，應選取合適的地基土計算范圍以減小計算量，大量的現場試驗和數值模擬分析表明，沿加載方向，8倍直徑（8D）范圍外地基土的位移近乎為零，土體邊界對數值分析的精度基本沒有影響。橫向荷載作用下樁端位移基本為零，周圍土體變形較小，土體計算深度取1.4倍樁入土深度是合理的。本次研究土體計算范圍的選取遵循上述準則，試算結果表明邊界效應基本為零。