midas SoilWorks

维岩土分析与设计整体解决方案EOTECHINICAL SOLUTION FOR PRACTICALDESIGN

北京迈达斯技术有限公司MIDASInformationTechnologyCo.,Ltd

midas SoilWorks

二维岩土分析与设计整体解决方案GEOTECHNICALSOLUTIONFORPRACTICALDESIGN

开挖

SoilWorks开发理念

为岩土工程师提供全方位的整体解决方案，为岩土行业提供全新的分析设计理念，用技术创造社会幸福

SoilWorks开发背景

midas SoilWorks提供二维岩土工程整体解决方案，覆盖隧道、边坡、地基、基础、渗流及动力分析等领域。软件基于CAD环境,网格自动生成、边界条件自动赋予、模型验检、参数化分析等前处理能力，让工程师建模高效便捷。新版本亮点：全面兼容AutoCAD2023;新增非饱和函数数据库;水位面充水显示，直观呈现渗流结果;边坡分析新增Passive被动型加固材料;增加传递系数法(显式/隐式),支持安全系数与剩余下滑力计算,配套专属计算书。SoilWorks结合规范验算与计算书输出，极大提升岩土工程师工作效率。

7Smart

对于从建模到计算书的整个分析流程，SoilWorks提供了七个智能化功能，即便是初学者也可以快速地得到精确的分析结果。

智能建模

CAD的操作环境

·可复制和粘贴、导入CAD文件·提供与CAD一样的绘图和编辑命令·提供与CAD一样的快捷键功能·无需特别学习也能即刻建模

O 智能曲面

对于闭合区域可以自动生成面

·搜索闭合区域自动生成面
·生成面后可自动删除无用多余的线段
·通过拖放快速分配材料特性
·用户可自定义材料数据库

3 2智能网格自动划分网格

·自动划分岩土和结构的网格 ·无需掌握划分网格的知识也能划分疏密合适的网格 ·减少了因理论基础不足和操作不当引起的失误

智能边界

自动生成边界条件

·自动搜索模型的边界面生成约束条件·对于抗震分析也可以自动生成所需的边界约束·便利的编辑功能可以快速修改边界

7项智能化功能

为岩土分析与设计提供七项智能功能

智能数检

分析前的自动检查

·可对模型的几何数据、网格品质进行自动检查 ·可对模型的材料特性的合理性进行检查 ·可对模型的约束条件自动进行检查 ·可对模型的荷载进行检查 ·可对模型的施工阶段进行检查

智能分析

参数优化分析及模块间数据联动·多样的参数化分析功能

-地下结构：K0参数的参数优化分析
-岩质边坡：基于目标安全系数的反分析
-土质边坡：极限堆土高度的边坡稳定参数化分析
-软弱地基：不同排水材料/排水井布置间距/预压荷载的参数化分析
-渗流：不同降雨强度的同时分析
-基础：不同基础类型的同时分析

·应力-渗流耦合分析·考虑水位变化的土坝稳定分析·考虑地基强度变化的边坡稳定分析·各分析模块间的数据联动

智能结果

自动生成高品质的计算书

·自动生成包含图形、表格的Word格式计算书·可输出文本格式、表格格式结果·可自动查找和标注最大、最小值位置·可选择生成云图、等值线的输出风格

开挖分析

应用领域

考虑岩土结构协同作用的基础沉降分析
■施工对相邻建筑物的影响分析
■支护结构的安全性分析
■各种隧道形式的安全性分析
■K0分析及隧道构件、相邻结构验算分析

适用单位类型

公路·铁路·水利·建筑·勘察·市政

特色功能

不同K0值的参数优化分析支持变截面结构单元
1 可进行线性、非线性、施工阶段分析
■提供弹性、范梅塞斯、特雷斯卡、德鲁克-普拉格、莫尔-库伦、修正摩尔-库伦、霍克-布朗、邓肯-张、D-min等多种材料本构模型
■可进行渗流-应力耦合分析或岩土-结构协同分析

用户利益

■提供岩土材料数据库，方便调用，节约时间成本■可与其他模块进行耦合分析，减少建模时间，提高效率

工程实例

■地下结构考虑渗流耦合的安全性验算■桥台施工阶段分析■施工过程中的水位变化对隧道的影响分析

各施工阶段支护开挖模拟

箱涵施工对桩基的影响分析

桩基础的弯矩内力图

隧道开挖引起的相邻建筑的沉降验算

基础与地基的侧向变形图<br>各施工阶段的应力分析结果

土质边坡分析

应用领域

■路堑边坡和堆积体边坡的稳定性验算 ■考虑强降雨条件下的边坡稳定验算 ■大坝/路堤的稳定性验算 ■考虑锚杆、锚索、土钉、土工格栅的稳定性验算

适用单位类型

公路·铁路·水利·水电·勘察·建筑

特色功能

■可生成圆弧形破坏面、多边形破坏面及复合破坏面，可自动搜索破坏面及受拉裂缝位置
■可同时进行包括简化毕晓普、瑞典圆弧法、摩根斯坦利法等在内的极限平衡法(LEM)、强度折减法(SRM)、基于有限元的极限平衡法（SAM).
■可同时进行干燥期/降雨期/地震荷载分析
■可考虑不同加固材料(锚索、锚杆、土钉、土工格栅、桩等结构构件)的影响
■可进行边坡-渗流或边坡-固结耦合分析

用户利益

■可统一输出各种分析方法的分析结果，方便进行结果分析和对比
■提供不同计算方法的最小安全系数，提高分析结果的精确度
■提供文本、Word、表格、图形结果等多种查看方式及计算书，减少后处理时间

工程实例

■考虑开挖过程的边坡稳定分析■桩基础对边坡稳定分析的影响分析■考虑降雨强度的边坡稳定分析

考虑桥桩与不考虑桥桩的边坡稳定分析

各施工阶段支护开挖模拟

箱涵施工对桩基的影响分析

Y

隧道开挖引起的相邻建筑的沉降验算<br>利用渗流结果得到的边坡稳定验算

岩质边坡分析

应用领域

■直接使用边坡的几何数据进行定性稳定性分析验算
■对岩质边坡进行定量稳定性分析验算
■考虑加固材料(锚固长度、预应力等)的支护稳定性分析验算
■岩石节理填充物影响分析

适用单位类型

公路·铁路·水利·水电·勘察

特色功能

通过表格直接导入结构信息

■同时提供赤平投影法和极限平衡法分析验算，并可进行结果联动
可自动设置破坏标准，基于破坏标准可自动设置破坏区域并自动判断破坏类型
■可输入多种形式的节理信息，并可设置权重值
■提供多种形状的边坡建筑助手，可考虑多个平台段
■基于目标安全系数的反分析
■可考虑节理面粗糙度和填充物对安全系数的影响
■可考虑锚索、锚杆加固作用，并可自动计算长度

设置破坏准则并查看破坏结果

用户利益

■同一模型可进行极限平衡法和赤平投影法的联动分析，减少建模时间
■对模型同时进行定性及定量分析，结果更加精确
■提供自动生成结果计算书并提供设计规范验算，后处理更加方便快捷，节约时间

工程实例

■基于赤平投影法的岩质边坡破坏类型判断■加固岩质边坡稳定性分析■与赤平极射投影分析结果联动的岩质边坡稳定性验算

查看节理组及云图

对边坡进行加固材料布置

将赤平投影法结果导入极限平衡法进行分析

固结分析

应用领域

■计算软弱粘土地基的固结沉降量
■计算砂质土的即时沉降量
■不同地基改良工法的固结分析
■计算基于超固结率的预压工期管理
■原地基与填土地基的压实沉降、稳定性和变形分析

适用单位类型

公路·市政·勘察

施工阶段固结分析结果（时间一沉降结果）

特色功能

提供一维固结和二维固结两种分析方法■根据不同预压填土高度进行沉降量预分析■根据不同排水井类型及排水井间距进行参数化分析■可考虑主固结、次固结、井阻和涂抹效应■提供多种排水井类型和本构模型■排水井类型支持三角形和四边形布置

计算各填土阶段的强度增量

用户利益

■多种分析方法比较，结果更精确■排水井材料、间距及预压高度参数化分析，可进行方案优化

工程实例

■对各阶段填土施工验算固结沉降量
■考虑固结引起的强度增加验算极限预压高度
■计算堆土过程中各土层的强度增量并可进行边坡稳定分析
■基于MCC模型的垂直排水渗流分析

施工阶段的固结分析

基于MCC模型的垂直排水渗流分析

对各阶段填土施工验算固结沉降量

基础分析

应用领域

■桩基础竖向沉降验算 ■桩基础水平变形验算 ■桩基础内力计算 ■桩基础承载力验算

适用单位类型

公路·市政·建筑·勘察

特色功能

内含岩土材料的P-y曲线数据库(水平力和桩水平位移关系曲线)■ 程序可定义不同桩的类型■ 可考虑群桩效应折减系数■ 可计算桩基的水平反力系数和竖向承载力■ 可对不同类型的长短桩、倾斜桩进行参数化分析■ 可考虑桩侧摩阻力、桩端承载力的影响

用户利益

不同的桩基布置形式

■可进行基础布置的参数化分析，提高工作效率■内置岩土常规数据库和岩土材料P-Y曲线数据库，方便用户调用■纯参数化输入，不必建立几何模型，方便快捷

工程实例

桩的布置及分析结果

■不同类型的桩的单桩承载力比较■利用桩的P-y曲线计算桩的水平荷载作用下的安全性■根据钢管桩的施工法进行承载力比较验算■为选定海上桩基础的最优布置及数据进行验算

输入桩的布置条件

根据钢管桩的施工法进行承载力比较

海上桩基础验算

渗流分析

应用领域

■隧道各施工阶段的渗流分析及流量验算■考虑降雨强度的路堑边坡的渗流分析■堤坝、水库大坝的满水位、强降雨时的渗流分析■考虑防渗墙、止水板的渗流分析及流量计算■开挖时的泵容量设计

适用单位类型

水利·公路·勘察

特色功能

■内含岩土材料非饱和特性函数数据库
■提供砾石土、砂土、粘土、用户自定义土的压力水头一体积含水率-渗流系数比相关函数
■可考虑双向渗流和负孔隙水压
■可定义不透水层和考虑贮水率的影响
■提供稳态和瞬态的渗流分析功能

计算隧道开挖的流量

用户利益

■提供非饱和特性函数数据库，提高工作效率■结果中提供用户所需流网、流量等多种用户所需结果■可与其他模块进行耦合分析，提高设计院竞争力

工程实例

■不同防渗墙深度的比较分析和流速分析
■考虑降雨强度预测地下水位并进行边坡稳定验算
■基础开挖时的流量计算
■水库坝体的渗流计算

非饱和函数特性曲线

水库坝体的渗流计算

基础开挖时的流量验算

动力分析

应用领域

■确定各土层的地震波、有效刚度和有效阻尼比
■地下车库、过街通道、地下变电站、地下空间综合体、地铁、城市公路隧道的抗震分析
■列车行车振动对周边结构的影响分析
■爆破荷载对周边结构的影响分析

适用单位类型

公路·铁路·市政·建筑·勘察

桥台基础抗震分析

特色功能

■提供一维自由场、二维等效线性、特征值及反应谱分析
■提供岩土材料的动力特性数据库
■提供地震波/中国设计反应谱数据库
■可自动生成弹簧边界和阻尼边界
■可自动生成传递边界（一键生成）和底部粘性边界

用户利益

■提供岩土材料的动力特性数据库、地震波数据库及智能边界功能，提高工作效率■支持《建筑抗震设计规范》，使设计满足规范要求■可分析对周边结构的影响，提高设计院竞争力

地震波数据库

工程实例

■考虑结构-岩土相互作用的地下结构的抗震分析■列车行车振动对相邻结构的影响分析■隧道施工时的爆破荷载对相邻结构的影响分析

列车振动作用下临近结构的振动影响评价

一维自由场分析地层构成<br>地下结构的基础-结构相互作用分析

多场耦合分析

■真实模拟现场地基条件进行优化设计■各模块之间可自由导入几何形状、单元网格、地基和结构的材料信息

适用单位类型

公路·铁路·市政·勘察·水电

SoilWorks -V585升级内容

分析

1.【边坡】中国传递系数法显式及隐式法/剩余下滑力计算

■适配国内规范：针对国内工程需求，新增了国内规范所要求的边坡稳定分析方法，并同步支持剩余下滑力的计算。

1新增分析功能：

■传递系数法-显式法：安全系数计算

功能说明

针对已知的圆弧或折线破坏面，使用显式传递系数公式直接递推求解整体安全系数K。

适用条件与考虑因素

支持圆弧滑面及折线滑面两种破坏面类型
综合考虑自重、外荷载(水平/竖向)、地震力(水平/竖向地震系数)
加固结构:锚杆、土钉、桩、土工格栅产生的法向力(Nr)和切向力(Tr)、孔隙水压力:孔隙水压力U

显式传递系数公式

传递系数 \psi ( \mathfrak { i } - { 1 } ) = \mathsf { c o s } ( α ( \mathfrak { i } - { 1 } ) - \mathsf { A } \mathfrak { i } ) - \mathsf { s i n } ( α ( \mathfrak { i } - { 1 } ) - α \mathfrak { i } ) x \mathsf { t a n } \Phi \mathfrak { i } 各条块剩余下滑力依序递推，计算过程完全显式，无需迭代求解。

■传递系数法-显式法：剩余下滑力计算

功能说明

在已知安全系数K(由用户在分析控制中指定Fs)的前提下，使用显式传递系数公式逐块递推。计算每个条块的剩余下滑力Pi，用于评估边坡加固支护设计所需的滑坡推力。

■传递系数法-隐式法(迭代)：安全系数计算

功能说明

使用含K的传递系数隐式公式，通过迭代方式求解安全系数K。
由于K不能直接推导出显式表达式，需通过不断调整K并重复计算直至收敛。

适用条件与考虑因素

自重、外荷载(水平/竖向)、地震力、加固结构产生的底部法向力(Nri)和切向力(Tri)、孔隙水压力Ui、上一条块传递的剩余下滑力Pi-1

隐式传递系数公式

传递系数 { : } \Psi ( { i } - 1 ) = \cos ( α ( { i } - 1 ) - α { i } ) - \mathsf { S i n } ( \mathsf { A } ( { i } - 1 ) - α { i } ) x \mathsf { t a n } \Phi \mathsf { i } / \kappa 与显式法的区别在于传递系数中含有待求的K，因此必须通过迭代求解。

■传递系数法-隐式法(迭代)：剩余下滑力计算

midas SoilWorks

功能说明

在隐式法通过迭代求解出安全系数K之后，将K代回隐式传递系数公式，逐块递推计算各条块的剩余下滑力Pi，输出完整的条块滑坡推力分布。

■界面与输出更新：

■分析控制界面：新增传递系数法选项■结果：新增剩余下滑力结果项■计算书：传递系数法详细结果输出■独立结果文件：word格式输出

SoilWorks -V580升级内容

前/后处理&分析

1.【边坡】Newmark法计算残留变形量

■Newmark法是一种简化的动力分析技术，它基于地震加速度时程曲线，假设当边坡受到超过屈服加速度系数ky { F S } { = } 1 . 0 时的加速度系数)的地震加速度时即开始滑动，通过对超过区间的净加速度进行两次积分直接计算残留位移量(△S)。

■可利用输入的地震波通过Newmark法计算残留变形量，也可先进行等效线性地震响应分析，再以分析结果为基础应用Newmark。换言之，该方法通过力平衡原理单独确定“破坏何时开始”,并利用加速度积分计算“位移量”，其特点在于能够量化震后永久变形一这是传统极限平衡法无法实现的。

参考规范:KDS541700(坝体抗震设计基准)/KDS119000(边坡抗震设计基准)。

破坏土体转角0

破坏土体位移△S计算

S = R x θ
S:残余位移量
R:圆弧滑动半径0:残余转角

Newmark结果图表<br>基于输入地震波的Newmark-极限平衡分析

midas SoilWorks

SoilWorks -V570升级内容

前/后处理&分析

1.【通用】兼容最新CAD版本

■V570改善了CAD兼容性,支持AutoCAD2023保存的dwg文件，可直接导入DWG2013及2018版本，无需降级另存。

2.【开挖/边坡/渗流】水位面显示功能添加

■在隧道/边坡/渗流模块中显示水位面位置，在水位线以下以充水效果呈现。

渗流模块通常使用节点水头条件进行分析，后处理时根据孔隙水压水头大小判断水位并绘制水位面。

■当渗流模块分析结果通过结果联动作为荷载导入时，隧道和边坡模块的后处理同样可显示水位面。

显示设置

二维岩土分析与设计整体解决方案GEOTECHNICALSOLUTIONFORPRACTICALDESIGN

3.【通用】界面线性选项添加

\mathbf { δ } 新增不考虑界面非线性、只考虑法向刚度和切向刚度的选项。

\begin{array}{c} \boxed { \boxed { \begin} {array} { r l } \end{array} } 渗流模块通过界面向导生成界面时，不单独定义粘聚力和内摩擦角，因此自动设置的界面不具备非线性。

原有界面的定义<br>改进后界面的定义

midas SoilWorks

SoilWorks -V560升级内容

前/后处理&分析

1.【边坡】LEM安全系数小数位数显示设置

LEM分析后，安全系数的显示位数可由用户自行定义。

极限平衡法属性窗口

2.【渗流】非饱和函数数据库功能添加

■新增典型土质参数数据库，用户可将无法通过测试获取的物性值作为参考值使用。

■渗透系数虽然已作为默认值输入，但实际分析时会采用在“地层特性”中输入的渗透系数。非饱和函数DB中的渗透系数仅用于确认该土质范围对应的数值。

自动调用非饱和函数DB<br>基于土质分类的非饱和函数DB

二维岩土分析与设计整体解决方案GEOTECHNICALSOLUTIONFORPRACTICALDESIGN

3.【岩质边坡】Passive被动型加固材料添加

新增被动型(Passive)加固构件类型，可用于平面破坏和楔形破坏验算。

·主动型（Active）类型

。 通过减下滑力（驱动力）来发挥作用，其效果等同于施加外力（externalforce)。。 适用于张拉缆索(Tendoncable)、砂浆锚杆等常规加固材料。。 安全系数按以下公式计算：

O 此处， T _ { N } 表示由加固材料产生的法向（Normal）加固力， { { T } _ { S } } 表示切向（Shear）加固力。

·被动型（Passive）类型

。 通过增加抗滑力（阻力）的方式来计算安全系数。
。 适用于只有在发生变形时才能发挥加固作用的注浆缆索（GroutingCable）。。 安全系数按以下公式计算：

。 此处， T _ { N } 表示由加固材料产生的法向（Normal）加固力， T _ { S } 表示切向（Shear）加固力。

midas SoilWorks

4.【动力】地基响应分析功能改进

\sqsubset 在左侧新增工作树，方便建模时的编辑与修改，支持多地层建模进行地基响应分析。

■工作树将所有建模信息(地基特性、动力特性函数、地基加速度、分析工况)分组，以树状结构展示，可清晰查看全部工作内容。

■注：文件扩展名从\*.ffa改为\*.lif。

部分用户列表

北京城建勘测设计研究院有限责任公司
中航勘察设计院
西北综合勘察设计研究院
沈阳市建设工程施工图设计审查咨询中心
广州市设计院
中航勘察设计院
山西省电力勘测设计院
西南市政设计院
中建西南勘察设计院
重庆市中设市政工程设计有限公司
深圳市工勘岩土工程有限公司
中国华西工程设计建设有限公司深圳分公司
深圳勘察测绘院
福建省林业勘察设计院
中铁上海设计院
江苏省交通科学研究院
中交二航局技术中心
中国公路工程咨询集团（武汉）桥隧分公司
华东勘测设计研究院
浙江省水利水电勘测设计院
上海申元岩土工程有限公司

(排名不分先后)

热线电话：4001112002