论文总字数：28972字
摘 要
目前，数值模拟被广泛应用于岩土工程的工程实践及理论研究中。为了获得高质量的数值模拟的计算结果，良好的网格划分是关键影响因素条件之一。良好的网格划分不仅可以保证计算的收敛，还能提高计算精度，网格的疏密区分还能提高数值计算的效率。然而，目前主流的数值分析软件大多前处理功能不强，无法高效地建立复杂模型，更不用说进行复杂网格划分。基于此，本文采用多款软件相结合的方法，走通了一条先使用犀牛软件建模，再使用Griddle插件进行模型网格划分进而将模型网格输入到FLAC3D中进行运算的建模途径。在此基础上，为了探究网格划分对模型计算结果的影响，本文基于FLAC手册中Excavation in a Saturated Soil算例建立基坑模型并进行不同密度与网格形状的网格划分，在FLAC3D中对所有模型网格进行计算，之后对模拟结果进行分析，并根据不同网格划分的模型计算结果进行分析比较，得出相关结论如下：
（1）提出使用犀牛软件建模，再用Griddle插件进行网格划分，最后将模型网格输入到FLAC3D中进行计算的模拟步骤。
（2）得到基坑开挖卸荷后会出现基坑底部土体的隆起变形，隆起变形的最大值出现于基坑底部中点处，隆起变形范围随着基坑开挖逐渐扩大，逐渐呈以基坑底部中点为圆心的半球状分布的规律。
（3）明确了对网格密度产生影响的主要因素是单元体最大边界长度；模型计算结果精确度随着网格密度的增大而增加。当模型面网格划分相同时，全四面体单元模型基底隆起值小于六面体单元模型基底隆起值，差距明显；当模型体单元划分相同时，三角形与四边形混合表面网格划分与全四边形表面网格划分下的模型计算结果相近。
关键词：数值模拟，基坑开挖卸荷，网格密度，面网格划分模式，体单元划分模式
Abstract
At present, numerical simulation is widely used in engineering practice and theoretical research of geotechnical engineering. In order to obtain high quality numerical simulation results, good meshing is one of the key factors. Based on this, this paper uses a combination of several software methods, through a Rhinoceros software modeling, and then uses the Griddle plug-in for model meshing, and then input the model mesh into FLAC3D for operation of the modeling approach. On this basis, in order to explore the influence of meshing on the results of model calculation, the foundation pit model is established based on Excavation in a Saturated Soil example in FLAC manual, and meshing with different density and mesh shape is carried out. All model grids are calculated in FLAC3D, then the simulation results are analyzed, and the results are divided according to the model calculation results of different meshing. Through analysis and comparison, the relevant conclusions are as follows:
（1） It is an effective way to make up for the shortcoming of FLAC3D pre-processing function by using Rhinoceros software to model, then meshing with Griddle plug-in, and finally inputting model mesh into FLAC3D for calculation.
（2）After unloading the foundation pit, the uplift deformation of the soil at the bottom of the foundation pit will occur. The maximum uplift deformation occurs at the midpoint of the bottom of the foundation pit. With the excavation of the foundation pit, the range of uplift deformation gradually expands, and gradually presents a hemispherical distribution with the midpoint at the bottom of the foundation pit as the center.
（3）The main factor affecting the mesh density is the maximum boundary length of the element, and the accuracy of the model results increases with the increase of the mesh density. When the meshing of the model surface is the same, the basement uplift value of the tetrahedral element model is larger than that of the hexahedral element model, and the difference is obvious. When the meshing of the triangle and quadrilateral mixed surface is the same, the results of the model calculation under the meshing of the tetrahedral surface are similar.
Keywords: Numerical simulation, Unloading of foundation pit excavation, Mesh density, Surface mesh generation mode,Volume element generation mode
图 汇 总
图 1.1本文技术路线图 6
图 2.1 Griddle插件用户界面示意图 7
图 2.2 Griddle工作流程示意图 8
图 2.3 GInt生成共型网格示意图 8
图 2.4 GVol运行示意图 10
图 2.5基坑模型示意图 11
图 2.6基坑模型初始网格图 12
图 2.7网格检查结果图 12
图 2.8基坑网格划分技术路线图 13
图 2.9用户手册中案例基坑模型网格图 14
图 2.10 8种具有代表性的网格划分模型 16
图 3.1 FLAC3D计算原理示意图 17
图 3.2基坑底部土体观测点布置示意图 20
图 3.3模型网格划分示意图 21
图 3.4第一开挖阶段基坑底部隆起云图 22
图 3.5第二开挖阶段基坑底部隆起云图 22
图 3.6第三开挖阶段基坑底部隆起云图 23
图 3.7第一开挖阶段观测点位移曲线图 24
图 3.8第二开挖阶段观测点位移曲线图 24
图 3.9第三开挖阶段观测点位移曲线图 25
图 4.1 Tri面网格、Tet体单元模型1号观测点竖向位移对比图 27
图 4.2 Tri面网格、Tet体单元模型2号观测点竖向位移对比图 28
图 4.3 Tri面网格、Tet体单元模型3号观测点竖向位移对比图 28
图 4.4 QuadDom面网格，Tet体单元模型1号观测点竖向位移对比图 29
图 4.5 QuadDom面网格，Tet体单元模型2号观测点竖向位移对比图 29
图 4.6 QuadDom面网格，Tet体单元模型3号观测点竖向位移对比图 30
图 4.7 QuadDom面网格、ConHexDom体单元模型1号观测点竖向位移对比图 30
图 4.8 QuadDom面网格、ConHexDom体单元模型2号观测点竖向位移对比图 31
图 4.9 QuadDom面网格、ConHexDom体单元模型3号观测点竖向位移对比图 31
图 4.10 AllQuad面网格、Tet体单元模型1号观测点竖向位移对比图 32
图 4.11 AllQuad面网格、Tet体单元模型2号观测点竖向位移对比图 32
图 4.12 AllQuad面网格、Tet体单元模型3号观测点竖向位移对比图 33
图 4.13 AllQuad面网格、ConHexDom体单元模型1号观测点竖向位移对比图 33
图 4.14 AllQuad面网格、ConHexDom体单元模型2号观测点竖向位移对比图 34
图 4.15 AllQuad面网格、ConHexDom体单元模型3号观测点竖向位移对比图 34
图 4.16 QuadDom面网格模型稀疏网格1号观测点竖向位移对比图 35
图 4.17 QuadDom面网格模型中密网格1号观测点竖向位移对比图 36
图 4.18 QuadDom面网格模型密集网格1号观测点竖向位移对比图 36
图 4.19 AllQuad面网格模型稀疏网格1号观测点竖向位移对比图 37
图 4.20 AllQuad面网格模型中密网格1号观测点竖向位移对比图 38
图 4.21 AllQuad面网格模型密集网格1号观测点竖向位移对比图 38
图 4.22 Tet体单元模型稀疏网格1号观测点竖向位移对比图 39
图 4.23 Tet体单元模型中密网格1号观测点位移对比图 40
图 4.24 Tet体单元模型密集网格1号观测点位移对比图 40
图 4.25 ConHexDom体单元模型稀疏网格1号观测点位移对比图 41
图 4.26 ConHexDom体单元模型中密网格1号观测点位移对比图 42
图 4.27 ConHexDom体单元模型密集网格1号观测点位移对比图 42
图 4.28基坑案例与四面体单元模型1号观测点竖向位移对比图 43
目 录
摘要 I
Abstract II
图 汇 总 III
目 录 V
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 数值模拟研究现状分析 2
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