GeoStudio2007中仿科技程序介绍

1、中国上海 中仿科技有限公司,GeoStudio系列软件 在岩土工程中的应用,当您使用GeoStudio解决问题时，您已经加入了遍布世界100多个国家的工程师、大学教授、学者和学生组成的群体。我们将一如既往地致力于提高和加强软件解决岩土工程问题的能力，使得我们的软件功能更强大、更易于使用。,加拿大D.G.Fredlund于1977 年创立GEO-SLOPE 公司 至今，已成为全球最著名的岩土软件开发公司之一，用户覆 盖全球 100 多个国家。,GeoStudio是一套专业、高效而且功能强大的适用于岩 土工程和岩土环境模拟计算的整体分析工具。 功能齐全、操作简便、交互式可视化界面 所有模块可以在同

2、一环境下运行，几何模型在所有的模块中共享，共享的分析数据可以对同一问题进行不同要求的多种结果分析 无限制的划分网格功能，模型区域改变时有限元网格自动更新,概述,GeoStudio包括：,SLOPE/W 用于边坡稳定性分析 SEEP/W 用于地下水渗流分析 SIGMA/W 用于应力和变形分析 QUAKE/W 用于动态响应分析 TEMP/W 用于地热分析 CTRAN/W 用于污染物传输分析 AIR/W 用于多孔介质地下水-空气相互作用分析 VADOSE/W 用于综合渗流蒸发区和土壤表层分析,Seep3D（三维渗流分析软件）是GeoStudio专门针对工程结构中真实的三维渗流问题而开发的专业软件,G

3、eoStudio 各个模块的分析结果可以互相调用： 由SEEP/W、SIGMA/W或者QUAKE/W计算出的孔隙水压力可以用于SLOPE/W 分析。 SIGMA/W 的静态应力或QUAKE/W的动态应力可用于 SLOPE/W中进行稳定分析。 SEEP/W的孔隙水压力可用于SIGMA/W固结分析。 SEEP/W的孔隙水压力可用于CTRAN/W的依赖于密度变化的污染物扩散分析。 QUAKE/W计算出的超孔隙水压力可以在SEEP/W瞬态渗流分析中随时间而消散。 SIGMA/W计算出的静态应力状态可以被指定为QUAKE/W动态分析的初始应力状态。 AIR/W和SEEP/W软件同TEMP/W软件耦合可以

4、模拟由于空气和水的流动而引起的热量对流与传递问题。,软件应用： GeoStudio一直致力于成为岩土结构稳定性分析的通用工具。GoStudio 软件可以对几乎所有的岩土工程问题进行建模分析： 边坡稳定及支护，问题包括土和岩石边坡、边坡开挖、堤防、锚杆、锚索、衬砌、土钉和土工布 渗透、排水沟和注水井对渗流的影响 分步加载、开挖和回填或移动引起的变形 地震引起的变形和超孔隙水压力的产生 污染物扩散问题 热传导和瞬态冻融问题 非饱和土力学特性 地面环境对地下水渗流的影响 其它,1、新建分析文档快速便捷,软件特色,2、多模块集成：所有的分析步骤都整合到一个文件中,软件特色,3、重新划分网格无需再对模型

5、重新定义,软件特色,4、功能强大的网格控制功能可对网格进行优化,软件特色,5、网格剖分更为灵活,软件特色,6、用多步不排水强度法分析水位骤降问题,软件特色,7、利用最新的multicore 求解器快速解决多场耦合问题,软件特色,8、加入新材料模型和改进的函数定义功能可快速、准确地 定义材料属性,9、新增自定义函数和本构模型功能：扩展了GeoStudio软件的分析范围（FORTRAN、C、C+、VB等）,10、一键生成计算报告,软件特色,11、全新的后处理绘图功能可随意查看计算结果图形,SLOPE/W 软件是计算岩土边坡安全系数的主流软件产品； SLOPE/W 软件使用极限平衡理论对不同土体类型

6、、复杂地层和滑移面形状的边坡中的孔隙水压力分布状况进行建模分析； SLOPE/W 提供多种不同类型的土体模型，并使用确定性的和随机的输入参数方法来进行分析，也可让用户做随机稳定性分析； SLOPE/W 软件还使用有限元应力分析法对大部分边坡稳定性问题进行有效计算和分析。,SLOPE/W 软件可以分析用户在地质构造、土木工程、采矿工程等学科中遇到的几乎所有边坡稳定性问题。,SLOPE/W的运用主要包括： 天然岩土边坡 边坡开挖 岩土路堤 开挖基坑挡墙 锚固支撑结构 边脚护堤 边坡顶部的附加载荷 ,加筋地基（包括土钉和土工布） 地震载荷 拉伸破坏 部分或全部浮容重 任意点的线性载荷 非饱和土的性质

7、,极限平衡理论：Morgenstern-Price、GLE、Spencer、Bishop、Ordinary、Janbu、Sarma等； 土体强度模型：莫尔库仑准则（Mohr-Coulomb）、双线性准则（Bilinear）、不排水准则（Phi=0）、各向异性强度准则（anisotropic）、切向/法向函数准则及其它各种类型的强度准则等； 指定条块间切向-法向力函数类型； 孔隙水压力模型： Ru系数、压力线、等压力线、水力梯度值、有限元计算的压力和压力水头；,SLOPE/W软件的特点,各种方式定义滑移面：同心圆栅格和半径线、滑移面前端的块体或全部指定的形状定义的可能滑移面； 随机稳定性分析：使

8、用蒙特卡罗逼近法，可以计算除传统的安全系数之外的随机失稳问题。可用针对各种土体特性和加载条件的正态分布函数来进行随机近似分析; 生成报告：参数输入和计算结果通过Word或HTML文档形式显示，可以通过编辑或增加文档来得到所需的技术报告; 改进数据输入功能：输入材料属性和其它数据时，只需在对话框中作相应的修改即可，而不需再点击“Copy”按键，操作更简便且不易出错;,快速生成：新版本中增加了总应力快速生成功能，指定总的应力参数，计算结果会马上显示出来。 基质吸力:在水位线之上可以指定最大的基质吸力，可以定义土水特征曲线更真实地反映抗剪强度随基质吸力的变化。 改进了绘图功能：当把计算结果绘制成图形

9、的时，用户需要决定应该把哪几个变量放在一张图中。比如，可以把每个土条的总应力和有效正应力绘制在一张图上。用户还可以绘制很多图形并把它们保存为一个数据文件，这样在下次打开时就可以立即得到所需图形。,对边坡设计,极限平衡法？,有限单元法？,Slope中的极限平衡分析法,力平衡,力矩平衡,Slope中的极限平衡分析法,Ff,Fm,极限平衡分析法,根本原因就是其基本假设每个条块的安全系数均相同,迭代计算满足两个条件： 1）作用在条块上的力满足力的平衡； 2）作用在每个条块的力的安全系数均相同。,Lambe and Whitman(1969) in their text book Soil Mechan

10、ics point out that the normal stress at a point acting on the slip surface should be mainly influenced by the weight of the soil lying above that point. This, they state, forms the basis of the method of slices. Morgenstern and Sangrey (1978) state that one of the uses “ of the factor of safety is t

11、o provide a measure of the average shear stress mobilized in the slope.” They go on to state that, “This should not be confused with the actual stresses.”,有限元法,仅限小位移（变形） 未显示安全余量,极限平衡法应用已经多年，在实际大量工程中得到验证。,实际运用有待时间和工程积累、检验！,强度折减法 调整土性参数，对土坡进行有限元分析，通过不断增加 Fs，反复分析，直到其达到临界破坏。 安全系数明确直接得出，不需事先假设滑裂面的形式和位置，可

12、以考虑渐进破坏过程。,有限元法+极限平衡法,采用有限单元法极限平衡法,SIGMAW（2007） + SLOPEW （2007）,有限元法+极限平衡法优点,不需对条间力进行假定； 由有限元计算出应力场，边坡稳定性分析不存在迭代和收敛问题； 满足位移兼容性，应力分布更接近于真实情况； 分析中可以直接考虑应力集中； 土和结构的相互作用被更真实的处理； SLOPE/W与QUAKE/W 结合可以考虑地震力对边坡稳定的影响，与SEEP/W结合可以处理更复杂的水压力分布。,Slope/w模型,土体模型,MohrCoulomb,Bilinear,Anisotropic Undrained,Combined,S

13、pecified Fn,分析模型,极限平衡分析（9种）,有限元分析,静态 动态,耦合分析,渗流场 温度场,随机分析（Monte-Carlo）,SLOPE/W Solution Hand Calculated,Lambe and Whitman hand calculated value of 1.19.,The Bishop Simplified factor of safety computed by SLOPE/W is 1.326,Comparison with Stability Charts,Bishop and Morgensterns Solution,Factor of Saf

14、ety = m - nru = 1.97 - 1.78 x 0.35 = 1.35,Comparison with Closed Form Solutions,Wet Frictional Material with No Cohesion,Dry Frictional Material with No Cohesion,Wet Frictional Material with Cohesion,实际案例介绍: 美国华盛顿州405号公路近雷顿市的一个挖方边坡，原有边坡因公路拓宽所以必须加以整治，并欲以土钉来对边坡进行支护，此边坡下半部土钉段高约5.3m，坡度为90，上半部则为一重力式的挡土墙。

15、土层为多种砂土共生层，其摩擦角和凝聚力各不相同。 设计要求之土钉长度7.3m、垂直间距1.7m、第一排土钉距坡顶为1.07m、水平间距1.83m、钢筋大小为10号、浇铸孔径0.15m。用SLOPE/W软件定义多种土层及加筋材料，该案例的实际土层分布与加筋结构系统可被完整的仿真。,多种支护的边坡稳定性分析,美国华盛顿州405号公路近雷顿市的一个挖方边坡,概率和敏感性分析：SLOPE/W包含一个广泛通用的运算法则用以进行概率分析。几乎所有的输入变量都能被指定一种概率分布，然后利用Monte Carlo方法计算出安全系数的概率分布。,重力式挡墙,Shape and factor of safety

16、of the optimized slip surface,自动搜索软弱滑移面,SEEP/W软件用于分析土体或岩石等多孔材料地下水渗流和超孔隙水压力消散问题的有限元软件。 SEEP/W软件可用于对饱和及非饱和渗流问题进行分析。SEEP/W软件中的饱和-非饱和计算模型使得该软件可以对随时间变化的渗流问题和瞬态渗流过程进行模拟分析。这个特征可使用户对诸如浸润面的移动和超孔隙水压力的消散过程进行分析。 SEEP/W软件可应用于岩土工程、土木工程、水文地质和采矿工程等多种学科问题的分析和设计。,SEEP/W 软件可以对几乎所有的地下水问题进行建模分析，这些问题包括：,水库水位降低引起的超孔隙水压力的消

17、散 土坡由于降水渗流而引起的孔隙水压力的变化 泻湖和废料池等储水结构下面的地下水位的抬升 地表排水和注水井的影响 蓄水层被抽水而引起的水位降低 基坑开挖中的渗流问题 ,分析问题类型：稳定状态下有边界和非边界渗流、瞬态渗流、平面或横截面二维渗流和轴对称的三维渗流等； 边界条件类型：总水头、压力水头、流量为常数或者为随时间变化的函数、以计算水头为变量的瞬时流量函数、渗流面状况的调整和显示等； 采用自适应的时间步长，保证瞬态分析中在边界条件突变时的时间步长为最佳的时间步长 ； 土体的水力渗透性在非饱和区域内是负孔隙水压力的函数，水力渗透性可认为在两个垂直方向上是各项异性的；,SEEP/W软件的特点,

18、从SIGMA/W或QUAKE/W块中导入消散的超孔隙水压力：由于静载或地震引起的动力响应而产生的超孔隙水压力可代入SEEP/W中，对超孔隙水压力消散时间进行研究； 将SEEP/W中的孔隙水压力用于SLOPE/W中：在SLOPE/W中使用有限元法计算孔隙水压力，对因孔隙水压力随时间变化而产生的稳定性变化进行分析； 材料模型：材料模型库中增加了“完全饱和/非饱和”和“仅仅饱和”模型，同时还增加交互作用的衬砌、隔栅、挡墙模型，可以在模型中添加排水井；,边界条件可用函数设定：可以在边界条件或材料属性中自定义函数，这个功能允许用户在分析自己的模型时加入滞后函数； 在一个文件中进行多场分析：只需在模型中某

19、一步改变一下网格和重新计算，就可以在一个相同的文件中同时进行稳态和瞬态分析。把多种分析耦合在一起可以解决结构吹吹填过程中随着土体的增加而边界条件随时间变化的问题； 当用户改变网格时边界条件会自动保留。,time,分析类型,Steady-State,a constant pressure (head) a constant flux,Transient,Initial conditions,SIGMA Consolidation,网格类型,Structured Mesh,Unstructured Mesh,a unit flux,a total nodal flux,a steady-state

20、 seepage analysis,a transient seepage analysis,pore-water pressure from SIGMA/W、QUAKE/W,Draw Initial Water Table,CTRAN/W Density-Dependent,稳态,瞬态,边界条件,Head Boundary Conditions (水头边界),收敛条件,Vector Norms,Conductivity function control parameters,Flux Boundary Conditions (流量边界),Constant pressure,Far field

21、 head conditions,Specified boundary flows,Sources and sinks,边界函数,Head versus time,Head versus volume,Nodal flux Q versus time,Unit flow rate versus time,Modifier function (VADOSE/W),Ground surface infiltration and evaporation (VADOSE/W),水位骤降的稳定性分析,大坝截流幕墙渗流分析,Material properties,降雨时公路排水沟的渗流分析,A unit

22、flux (q) hydraulic boundary condition with a value of 5.15 e-6 m/second,Material properties,The model was solved for a total elapsed time of 86400 seconds or one day.,SLOPE/W与SEEP/W的结合应用：SEEP/W generated pore-water pressures in SLOPE/W stability analysis,Material properties,Dam Foundation Cutoff,Unc

23、onfined Dam Seepage,Reservoir Filling Analysis,Rapid Drawdown Analysis,SIGMA/W模块是一款用于对岩土结构中的应力和变形进行有限元分析的专业软件。它具有全面模型公式，使得这种软件不但可以对简单的岩土问题进行分析，也可以对高度复杂的岩土问题，如线性弹塑性、非线性弹塑性、非线性等进行分析，许多经典的土体模型可以使用户对各种土体或结构材料进行建模分析。 SIGMA/W模块可以模拟载荷在地基中产生的超孔隙水压力，可对施工前后边坡的稳定性进行分析，有助于确定加固措施。此外，与SEEP/W模块相结合，SIGMA/W模块可以对受外载荷

24、作用的岩土结构中孔隙水压力的产生和消散进行建模分析，并进行固结分析。 SIGMA/W软件模块可以解决用户在地质构造、土木工程、采矿工程等领域内遇到的几乎所有的应力或变形问题。,SIGMA/W 软件可以对以下的应力和变形问题进行建模分析：,基础、蓄水池、土工结构中的沉降问题 路堤和水坝内部或底部的变形问题 隧道周围的变形和应力问题 支撑或锚固的基坑的侧移及其周围的表面沉降 开敞式基坑和放坡开挖的地基回弹 分步回填或开挖土与结构的相互作用：包括锚杆、开挖支撑和桁架结构的相互作用 完全耦合固结分析 (结合SEEP/W) ,土体模型,Linear-elastic Anisotropic-elastic

25、 Nonlinear-elastic Elastic-plastic Strain-soften Cam-clay Modified Cam-clay Slip surface,分析类型,In-situ conditions,horizontal sloped or irregular,Load/Deformation,K01.0,SEEP/W Consolidation,Specify water table,Head from SEEP/W,结构单元,Bar element,Beam element,Insitu1,Insitu2,Ground surface,采用小变形、小应变、渐近载荷

26、模型来处理二维平面应变和轴对称问题； 对非线性材料的土体模型用Newton-Raphson方法解迭代方程，土体参数在每一迭代步上都要更新，直到得到收敛解； 与SEEP/W结合分析土体的完全固结问题：SEEP/W计算载荷作用下的瞬时孔隙水压力，SIGMA/W计算孔隙水压力产生的变形； 土体结构内部相互作用的梁结构和杆单元； 用SLOPE/W来分析建造过程中附加应力对稳定性的影响，以便决定分步加载的必要性；,SIGMA/W软件的特点,在如回填等稳定载荷作用下产生的超孔隙水压力可以代入SEEP/W中研究地基中的超孔隙水压力的消散所需时间； 在地震动力学分析中，可将SIGMA/W计算出的应力作为初始应

27、力分布值。将QUAKE/W中的残余地震载荷产生的孔隙水压力导入SIGMA/W中可查看震后变形； 自定义本构模型：在SIGMA/W中可以自定义本构模型，即可以在自己的模型中写入任意.NET语言。 基于交互单元的摩擦效应：新增交互单元和基于摩擦的土体结构相互作用材料模型 。可以在交界面的每边指定不同材料属性，交界面上的交互单元可以考虑不同土层之间的相互作用。,Strain-Softening Analysis,Braced Excavations,Shoring tied-back wall,Embankment on Soft Ground,Excavation in Anisotropic M

28、aterial,Embankment,基于交互单元的摩擦效应：新增交互单元和基于摩擦的土体 结构相互作用材料模型。可以在交界面的每边指定不同材料属 性，交界面上的交互单元可以考虑不同土层之间的相互作用。,Cutoff wallInterface elements on a line（接触面模拟截流幕墙）,Wall with slip（接触面模拟挡墙与土体的相互作用）,Slip elements along the steel wall,Wall deflection at 5X exaggeration,A Pile Pull Out Test（桩的抗拔试验）,Wick Drain（接触面单元

29、模拟排水板）,Pore-pressure distributions on Day 1 and Day 6,广东某港港区二期工程软基处理工程（2区），堆载施工时，打砂桩及插排水板30天后，分层填砂堆载至9.0m，静载20天后再堆载砂至10.7m，静载20天后再堆载至12.0m静压60天。 本计算模拟此施工过程，计算130天固结过程中2区的各点各时段的沉降和侧向位移，以及固结过程中土体位移对桩的作用效应。 SEEP/WSIGMA/W求解：SIGMA/W模块求解平衡方程，SEEP/W模块求解连续方程，将这两个模块结合求解，就可以同时求得土体变形和孔隙水压力随时间变化的结果。,工程实例,有限元模型：

30、,土的本构模型主要是Mohr-Coulomb弹塑性模型，通过分级加载求解。,主要计算参数,地面最大沉降的位置距码头前沿约90M，最大沉降为47.1CM（实测最大累计沉降为68.0CM）。 距码头前沿约40M的桩侧处的最大沉降为13.1CM。 第130天以后沉降已趋向稳定，第130天时最大沉降为47.1CM，平均固结度达88.68%；第180天时沉降为49.44CM，平均固结度达93.1%。,桩的最大水平位移为36天时的4.36CM（实测最大水平位移为30天时的3.568CM）。计算的结果和实测结果比较接近。,孔隙水压力的消散过程与实测结果比较接近。,QUAKE/W软件模块是一款用来分析由于地震

31、冲击波、爆炸产生的点式动态载荷或者冲击载荷等作用下的土工结构动力问题的岩土有限元分析软件。应用 QUAKE/W分析软件，可以确定因震动而产生的地表运动和超孔隙水压力，它全面的模型公式使QUAKE/W可以适用于各个领域的问题。 通用的材料属性函数使用户可以利用任何实验或者发表的数据。 QUAKE/W含有两个本构模型：线弹性模型和等价线性模型。QUAKE/W用直接求积来计算运动和由于用户自定的初始力所产生的超孔隙水压力。 QUAKE/W可以用来分析用户在地质、土木和采矿工程中遇到的几乎所有地震动力问题。,岩土堤坝 天然土质和岩质边坡 软土地基的沉降 动态爆炸产生的冲击载荷 任何在地震载荷作用下可能

32、产生超孔隙水压力的近似于水平的地区 ,QUAKE/W 软件可以对几乎所有的土工结构的动力学行为进行建模分析：,震动产生的运动、位移和惯性力； 生成超孔隙水压力 ； 土体剪切强度的可能折减； 由于惯性力、超孔隙水压力和可能剪切强度损失对稳定性的影响； 震后土体的应变软化和超孔隙水压力的重分布。,动态响应的关键问题：,应力重分布及其伴随的永久变形相对地震作用总有一定的延时。,动态响应的关键问题：,Dynamic forces,Static gravitational forces,超孔隙水压力,破坏位移,QUAKE/W,SIGMA/W,Post-earthquake deformation,Pos

33、t-earthquake deformation,动态响应的关键问题：,QUAKE/W,Inertial forces,Generation of excess pore-pressure,Stress re-distribution due to strength loss,Post-earthquake deformation,动态响应的关键问题：,QUAKE/W,Inertial forces,Generation of excess pore-pressure,Stress re-distribution due to strength loss,Post-earthquake def

34、ormation,In the future,材料特性,与土体刚度 有关 与超孔隙水压 力的产生有关,结构单元,Bar element,Beam element,剪切模量G,阻尼Damping Ratio Function ,E，,常量,变量,G Reduction Function,土体单元,Linearelastic model,Equivalent linear model,Equivalent cyclic stresses(等效循环应力),Pore-pressure function(孔隙水压力函数),Cyclic number function,Overburden correct

35、ion function Ks,Shear stress correction function Ka,分析类型,初始静态分析 动态分析 孔隙水压力分析,初始应力,初始孔隙水压力,Boundary conditions,Material Properties,Time stepping,QUAKE/W可以结合GeoStudio其他模块进行综合分析：,QUAKE/W计算出的动应力分布状况和超孔隙水压力可以代入SLOPE/W中进行地震载荷作用下地面结构的稳定性和变形分析； SEEP/W利用QUAKE/W计算地震过程中产生的超孔隙水压力的消散； SIGMA/W可以利用QUAKE/W结果考虑地震诱发孔

36、隙水压力的固结问题； SIMA/W利用QUAKEW的应力和孔隙压力结果可以计算震后因应力重分布的引起的永久变形。,Permanent deformation from inertial forces,Permanent deformation from inertial forces,Permanent deformation from inertial forces,Dissipation of earthquake induced pore-pressure,Dissipation of earthquake induced pore-pressure,Dissipation of ear

37、thquake induced pore-pressure,Dynamic stability of a slope,Dynamic stability of a slope,Dynamic stability of a slope,A,Response of a slope subjected to a dynamite blast,The San Fernando Earthquake,大坝中心线处的绝对位移分布,地震产生4.0秒和4.52秒 时的相对位移 (放大100倍),Cyclic Stress Ratio contours,The Lower San Fernando Dam,Nu

38、merical analysis model of the Lower San Fernando dam,The Lower San Fernando Dam,Acceleration versus time at the Dam crest,Earthquake shaking,The Lower San Fernando Dam,Contours of excess pore-pressure at the end of shaking,Post-earthquake stability,Post-earthquake movement directions,Cohesion and fr

39、iction angle alone critical slip surface,Vibrations from Blasting,Problem configuration arrows show location of blast,Factors of safety with time due to the blast,X and Y-velocities on the upland,Dynamic Soil Structure-Interaction,Example of including a structure in a dynamic analysis,Axial force in

40、 the piles during the shaking,Axial dynamic forces in the cross members in the lower floor,TEMP/W 是一款采用有限元法来模拟由于环境的改变或建筑物、管道施工引起的地面内热量变化的有限元分析软件。 TEMP/W 内的模型公式可以对地面温度变化情况进行分析，也能对水转化成冰和冰转化成水的过程中释放或吸收的相变潜热问题进行计算分析。在TEMP/W软件中，在冰水互相转化过程中吸收或释放的相变潜热表示为未冻水含量的函数，由未冻水的含量进行控制。对未冻水含量在相变潜热函数中的灵活定义，使得TEMP/W模块可以对

41、各种条件下的地下结构进行分析计算，也使得TEMP/W模块成为一种对各种不同的地面条件进行分析的强大软件。 TEMP/W 可用于地下结构、土木工程、采矿工程等问题的设计和地热分析，也包括承受冻融变化的设备的设计。,TEMP/W软件的特点,与其它模块的结合应用： 热流对流：TEMP/W 可以利用SEEP/W 的水速度来模拟由于水流而产生的热流。例如，用户可以可以模拟水流速度如何随时间而减慢地面结冻的。 外部数据：测量得到的气象数据可以从电子表格中拷贝到TEMP/W中，这些数据可以确定在地面上有没有积雪时的真实温度，TEMP/W能用降水数据来确定冬天的积雪深度，也能用能量近似平衡方法来计算积雪下的地

42、面温度，也能确定春天时积雪的融化量。,发热建筑下或地下埋管发热引起的永久冻结带的退化 冷藏管周围的霜凝结的发展 地面冻结引起的土体稳定性问题，包括采矿钻杆周围的冻结管或地下水坝顶部的热电管的使用 铁路和机场跑道下的冻融作用 天然滑冰场和冬季路基等寒区结构内部的冻深渗透 分析各种防止冻结或融化的隔温层的隔热效果 ,TEMP/W模块可以对几乎所有的地热问题进行建模分析：,计算模式,TEMP/W 模式化来分析由于从冰到水和从水到冰的相变而引起的地热变化和潜热的影响。TEMP/W模块用高斯数值积分算法来求解单元特性矩阵，这种积分包括对单元特性在所选点上插值积分和整体积分。这样，在每一个插值点上都可以使

43、用不同的材料参数，材料特性参数在所有单元上都可以变化。 土体的导热性随温度不同而变化，TEMP/W模块用一个广义的导热函数来进行调节，这样就使得土体结构在由融化状态转变未冻结状态或由冻结状态转化到融化状态时土体的导热性可以认为是一种平滑过渡。,分析类型,Steady-State： non-time dependent analysis, you do not need to enter initial condition information. Transient analysis：where you intend to apply a fixed or time dependent bou

44、ndary condition and/or you wish to monitor the change in ground temperatures at different times, you will need to select initial temperatures. Convective Heat Transfer with SEEP/W analysis：where you wish to model the effects of water or air velocity on temperature change, you will need to specify in

45、itial temperature and seepage conditions.,材料模型,Full Thermal Coupled Convective Thermal Simplified Thermal Interface,Geometry and boundary conditions,TEMP/W Tutorial Skating Rink,冻结管线分析：,Temperature profile after 2 years (Coutts and Konrad, 1994),TEMP/W profile after 2 years,Thermosyphons in end view

46、,Thermosyphon,Unit Flux (q) 15,Climate,Thermal (T) -2,Thermosyphons in end view,165day,CTRAN/W,Contaminant transport analysis,CTRAN/W 软件的特点,流过饱水和非饱水系统时的稳态和瞬态水流动问题分析； 随时间变化的水压力边界条件问题分析； 各向异性和不同类型的地质条件； 随时间变化的溶质浓度和质量流边界条件； 水体积含量为变量的分子扩散系数函数问题； 由污染物浓度、辐射衰减产生的质量损失、用户指定区域内的质量流动等觉得的吸附模量； 仅由水平对流决定的个别为微粒流动轨

47、迹显示； 污染物密度与地下水密度不同时的密度依赖性分析； ,与其它模块的结合应用,在CTRAN/W模块中调用SEEP/W模块计算出的污染物流动速度： 在污染物输运分析中，需要得出一个主要数据就是水流速度，水的流速可以由SEEP/W模块中计算得出。只要流速知道了，就可以在CTRAN/W模块中对污染物的输运进行分析研究。 CTRAN/W模块和SEEP/W模块中一起对密度对水流的依赖性进行分析： 污染物的密度依赖于液体的流动，水流速度由溶质浓度决定，水流速度反过来也影响溶质的运动。水流速度从SEEP/W模块中迭代传递到CTRAN/W模块中，溶质浓度又从CTRAN/W模块传递到SEEP/W模块中，这样

48、就使得CTRAN/W模块和SEEP/W模块能够共同处理流体流动对污染物密度影响的问题。,计算模式,当污染物进入地面时，其中的溶解物会由于水的流动而发生迁移。此外，污染物也会由于水动力混合和分子扩散而发生消散。溶解物的迁移也会由于吸收和辐射衰减而减弱。平流弥散微分方程由多孔介质单元的质量平衡原理导出，这样导出的方程考虑了水平对流、扩散、吸收和衰减。 CTRAN/W模块使用吸收函数和计算出来的节点浓度来计算污染物的吸收，然后再计算液态相和固态相下的污染物数量。 CTRAN/W模块也可以通过由用户指定区域内的简单微粒运动来建模分析污染物的运动。对每个时间步，CTRAN/W模块让微粒移动一点距离，这个距离是由水的体积含量和SEEP/W模块中计算出来的水流速度决定。,分析类型,Advection-Dispersion Density-Dependent Particle Tracking Forward Particle Tracking Backward,污染物从积水池表面流动问题 烃类化合物的