邁達斯岩土產品簡介
midas GTS NX
midas GTS NX（New eXperience of Geo-Technical analysis System）是一款針對岩土領域研發的通用有限元分析軟件，支持靜力分析、動力分析、滲流分析、應力-滲流耦合分析、固結分析、施工階段分析、邊坡穩定分析等多種分析類型，適用於地鐵、隧道、邊坡、基坑、樁基、水工、礦山等各種實際工程的準確建模與分析，並提供了多種專業化建模助手和數據庫。
midas SoilWork
midas SoilWorks提供二維岩土工程整體解決方案，覆蓋隧道、邊坡、軟弱地基、基礎、滲流以及動力分析等各種領域，並符合實際工程習慣及滿足設計驗算的需求。其基於CAD的操作環境，提供的網格自動生成功能，邊界條件自動賦予、模型驗檢、參數化分析、模型間數據聯動、結合規範的設計驗算、便利的結果整理和計算書的輸出功能，將極大提高岩土工程師的工作效率。
midas XD
midas XD 基坑一體化設計軟件是針對土木基坑領域中的一款綜合性設計軟件，提供建模、分析、設計、施工圖、工程量統計等一體化整體解決方案。可適用於岩土、建築、橋樑基坑的設計，能夠通過便捷的前處理建模功能，自動完成分析、設計、出圖、工程量統計等一系列基坑設計作業。midas XD滿足國內基坑規範中要求的傳統計算方法的同時，還包含了剖面連續介質平面有限元法、內支撐平面杆繫有限元法等FEM計算，提供了更多、更豐富的計算解決方案。
隧道施工檢算常用方法及實現步驟
1 引言
近年來， GTS NX在施工單位中的工程項目應用逐步增多，其應用場景也有了拓展。其中，對於公路隧道領域，最為常見的應用類型是對現場施工條件進行復核計算及突發情況進行處理和安全性評價。不同隧道工程的類別跨度大（如水工隧道、公路隧道、鐵路隧道等領域均有對應的設計規範），但其核心計算原理無明顯差異。例如，根據《公路隧道設計規範·第一冊·土建工程》（JTG 3370.1-2018）的相關條文規定，隧道襯砌的計算、分析主要藉助於荷載結構法及地層結構法。例如：
9.2.1條：深埋隧道中的整體式襯砌、淺埋隧道中的整體式或複合式襯砌的二次襯砌及明洞襯砌等宜採用荷載結構法計算。深埋隧道中複合式襯砌的二次襯砌也可採用荷載結構法。
9.2.7條：複合式襯砌中的二次襯砌與初期支護共同承擔圍巖壓力及其他外部荷載時，可採用地層結構法計算內力和位移。
2 荷載結構法計算簡述
採用荷載結構法計算隧道結構的計算模型示意圖如圖1。在採用荷載結構法計算隧道襯砌的內力和位移時，應考慮彈性抗力等因素。一般情況下，隧道結構採用梁單元模擬，圍巖與隧道的相互作用採用僅受壓彈簧單元模擬，其彈簧剛度主要可根據彈性抗力系數（地基反力系數）進行表達。
圖1 荷載結構法計算模型示意圖
彈性抗力的大小及分佈，對回填密實的襯砌可採用局部位移理論。當無實測數值時，彈性抗力系數的取值可根據《公路隧道設計規範·第一冊·土建工程》（JTG 3370.1-2018）附表A.0.7-1選用。
在施工過程中常見的幾類需複核計算的工況如下：
（1）伸縮縫位置段底板未按設計配筋現象；
（2）拱頂、側牆、仰拱等位置存在局部缺筋、無筋現象；
（3）噴射混凝土或二次襯砌厚度不足；
其計算目的為檢算現場施工條件能否滿足結構安全要求。
隧道結構進行荷載結構法檢算，最主要的目的是得到對應荷載組合下的內力結果圖（軸力圖、剪力圖及彎矩圖）。如圖2~圖3，軸力絕對最大值在左右邊牆底，由底板到拱頂軸力逐漸減小，至拱頂處到達最小值。
襯砌結構最大正彎矩均出現在隧道底板處，最大負彎矩出現在左、右邊牆底。
圖4 GTS UMD功能模塊
圖5 利用UMD進行配筋驗算
圖6 UMD配筋驗算選項
而後，再使用GTS NX軟件的UMD功能。可結合公路及鐵路設計規範，選擇對應的配筋驗算選項，輸出對應的規範驗算結果。
圖7 輸出驗算書（節選）
3 地層結構法計算簡述
在GTS NX軟件中，針對規範中的三心圓、五心圓及圓形斷面可直接採用隧道建模助手生成簡單的三維隧道模型。
隧道建模助手由4部分組成(一般、噴射混凝土及錨杆、開挖、網格)，只要在所有對話框中正確地輸入數據，就能生成完整的隧道模型。而後可以立即運行隧道建模助手，無需任何其他操作。助手中，用户經常使用的數據可設置為默認值，或者創建的單獨隧道建模助手的存儲文件，在分析類似的隧道時，可只修改現有模型的一部分參數，就可以很快地創建模型。
圖8 [一般]表單參數輸入界面
3.1 一般設置隧道的數量和隧道的形狀、以及開挖方法。
首先，決定是全部（全斷面），還是整體形狀的一半（右）。需要注意的是如果對隧道建模助手生成的模型進行修改，會導致無法使用指定的施工階段和結果數據等。
[形狀]
決定隧道斷面的形狀。支持圓形、3心圓、5心圓。根據指定的隧道形狀，定義隧道變化的尺寸也被改變。
按照輸入示意圖，隧道的形狀和輸入值的關係就會顯示在隧道建模助手對話框中，並可以此為參考輸入參數。
作為定義隧道形狀的輸入值與[幾何-頂點與曲線-隧道截面]功能相同。
圖9 隧道斷面形式
[屬性]
輸入隧道周圍岩土的材料屬性。如果採用隧道建模助手生成隧道模型，隧道周圍為基本的矩形區域岩土形狀，岩土上部的地層和地表形狀可根據選項添加到模型。基本模型是指隧道周邊為矩形區域的岩土形狀。
可以用單一材料組成基本形狀。材料及屬性的定義與在屬性/座標系/函數菜單中定義的材料/屬性相同。
[開挖方法]
決定隧道截面的開挖方法。在GTS NX中，除[全斷面開挖] 之外，還提供[台階式開挖1]、[台階式開挖
2]、[環形開挖1]、[環形開挖2]、[CD法]的開挖方式。
圖10 隧道開挖方法
3.2 噴射混凝土及錨杆
圖11 [噴射混凝土及錨杆]表單參數輸入界面
在噴射混凝土及錨杆對話框中，決定是否噴射混凝土和生成錨杆，類型和材料、佈置形狀等。
通過複選框，設置是否生成噴射混凝土、軟噴混凝土或錨杆，並輸入屬性。用板單元定義噴射混凝土和軟噴混凝土，錨杆用植入式桁架單元定義。
材料及屬性與“屬性/座標系/函數”菜單中定義的材料/屬性相同。噴射混凝土及錨杆屬性必須按結構屬性定義。
[中隔牆噴射混凝土]
隧道的開挖方法為CD法時被激活，決定是否在中隔壁上設置噴射混凝土。
[錨杆]
輸入數量、分割、長度、弧長（錨杆的間距）。
[交錯佈置]
決定在各施工階段的錨杆是否按交錯佈置的選項。指定為+1的情況下，在第一個施工階段中，按指定的數量生成錨杆，在第二個施工階段中增加一個錨杆，在第三個施工階段中錨杆數量重新變為指定的數量。指定為-1的情況下，在第一個施工階段中，按指定的數量生成錨杆，在第二個施工階段中減少一個錨杆，在第三個施工階段中錨杆數量重新變為指定的數量。
[中隔牆錨杆]
在隧道的開挖方法為CD法時被激活，決定是否在中隔牆中設置錨杆。
圖12 中隔牆錨杆佈置方式
通過[輸入示意]或[繪圖]，可以實時查看繪製的截面形狀。
3.3 開挖
圖13 [開挖]表單參數輸入界面
按各施工階段決定隧道的開挖。
設置開挖類型，按單向開挖還是雙向開挖。雙向開挖的情況下，程序會生成施工階段直到隧道打通。當建立2個隧道的情況下，指定要先開始開挖的隧道。
[第一開挖隧道]
指定左、右隧道的開挖先後。
[開挖後噴錨階段]
輸入開挖後的噴射混凝土和錨杆的階段間隔。例如，輸入1的情況下，開挖後在下一個施工階段中生成噴射混凝土或錨杆。生成軟噴混凝土的情況下，軟噴混凝土在基於輸入的階段中激活，並在下一階段中硬化。
[第二開挖隧道]
在雙隧道的情況下，輸入第二個隧道的開挖的起始階段。例如，輸入2的情況下，先開挖的隧道開始開挖後，另一個隧道在第2階段後開始開挖。噴射混凝土和錨杆，將根據第一開挖階段後定義的值生成。
[進尺]
按各施工階段指定開挖長度。輸入進尺後，就會自動計算並顯示隧道總長度。各施工階段的開挖長度按逗號或空格輸入。重複的長度可以用次數@長度輸入。例如，如果需要按2、2、2、2、3、4的進尺方式開挖，就可以輸入‘2、2、2、2、3、4’，或輸入4@2、3、4。
分割是指在各施工階段中沿着開挖方向生成的單元個數。需要荷載的情況下，點擊鍵可以輸入各階段荷載釋放係數LDF。
[錨杆位置]
輸入各施工階段錨杆的生成位置。可以在各階段的開挖長度的中間位置自動生成錨杆，也可以用户直接輸入間距和角度，調整錨杆的生成位置。
[間距]是根據隧道的開始部分和前一階段錨杆的生成位置，表示錨杆生成的位置。
[角度]是指隧道的長度方向和錨杆形成的角度。
3.4網格
圖14 [網格]表單參數輸入界面
輸入網格、地層和地表面形狀。
在隧道的位置，由輸入模型的深度，在隧道底面到模型的下部邊界的距離，到模型的左右邊界的距離，以及設雙隧道時隧道之間的距離確定。
各邊界的距離按隧道的底面寬度的倍數確定。
[岩土模型]
建立上部地層。上部地層建模的方法有實際或荷載方法。
[實際]法是按實際生成單元網格進行建模的方法；
[荷載]法是不進行地表面形狀的直接建模，而是等效為壓力荷載。
地層或地表形狀的位置按輸入的高度加上[基準標高]確定。
地層是位於隧道的上方的部分，多層地層可通過點擊[新建]按鈕添加。各地層的材料及屬性與屬性/座標系/函數中定義的材料/屬性相同。
[X]按照模型的寬度方向輸入地層的形狀。在x中輸入寬度方向座標值。從正面查看隧道時，左側下端
的角點為原點。
[值]輸入各x 座標對應的高度值。如果輸入x和值，就會在右側上繪製輸入的形狀。
[Z]按照隧道的方向輸入地層的形狀。在z中輸入隧道的長度方向座標。從正面中看到隧道時，左側下端的角點為原點。
[偏移]輸入各z 座標對應的高度值。高度值為相對於已經輸入的基準值的變化量。
圖15 [地層]表單參數輸入界面
[地表]地表面所採用的虛擬柵格與柵格面是相同的，輸入的高度為柵格的交點。地表高度可以通過導入文本文件生成的，也可以直接輸入高度。
地形的材料及屬性與[屬性-座標系-函數]菜單中定義的材料/屬性相同。
圖16 [地表]表單參數輸入界面
[網格尺寸]
輸入生成隧道的網格大小。[隧道（間隔）]為用户直接輸入網格大小。邊界網格部分按與隧道部分的倍數生成的網格。自動設置的情況，程序會自動設置邊界網格的大小。
隧道建模助手在未建模的情況下可以使用。存在模型的情況下，不能運行隧道建模助手。
4 結語
隧道施工檢算過程的時間緊，任務重。採用荷載結構法或藉助隧道建模助手生成地層結構法模型，都可以快速形成最終的計算成果。在使用過程中，應做到辨明實際的需求情況，再着手進行計算，以便更好地指導現場施工。