岩土工程分析工具箱MIDAS SoilWorks 2020

1 引言

许多商业性的系列软件发展到一定阶段为了吸引用户开始用一些空泛的语言介绍其产品性能，特别是对一些功能类似或相近产品的介绍更是如此，MIDAS SoilWorks就是这种宣传的一个典型代表。假如你打开首次接触SoilWorks，打开MIDAS SoilWorks的主页，看了半天看不出这个软件究竟是做什么用的，其实首先应该向用户清晰地说明SoilWorks是一个二维岩土工程分析和设计软件，GTS(岩土工程有限元分析软件MIDAS GTS NX 2021 V1.1)是一个三维有限元岩土工程分析和设计软件；其次，SoilWorks本质上是一个各种分析工具的集 合(大杂烩)，因此我称它为岩土工具箱。下面简要描述SoilWorks 2020(V1.1)的功能模块。

2 SoilWorks模块

SoilWorks岩土工具箱主要包括以下7个模块: Ground，Slope，Rock，Soft Ground，Foundation，Seepage和Dynamic。可能由于MIDAS的native language不是英语，因此这些模块的名称起得非常模糊，不能直接传达出模块真正想要表达的确切含义。

(1) Ground

Ground模块本质上用来进行地下开挖(Underground Excavation)稳定性分析。使用的分析方法是非线性有限元，可以进行静态分析，分步开挖分析以及应力与渗流的耦合分析，相应的类似软件有: Plaxis, Sigma/W, RS2等。

(2) Slope

Slope模块用来分析岩土边坡的稳定性。第一种分析方法是基于有限元的强度折减法，相应的类似软件有:FLAC/Slope, RS2, Plaxis等；第二种分析方法是基于极限平衡法的圆形破坏面分析方法，相应的类似软件有: SLIDE, Slope/W，Plaxis LE等；第三种分析方法是平面滑动和楔形体滑动分析，相应的类似软件是RocPlane【岩石边坡平面滑动(Planar Sliding)稳定性分析】和Swedge等。

(3) Rock

Rock模块使用赤平极射投影分析岩石边坡的稳定性，相应的类似软件是DIPS【利用赤平极射投影进行岩石边坡的运动学分析(Kinematic Analysis)】。

(4) Soft Ground

Soft Ground模块本质上是使用有限元和固结理论进行土体的固结沉降(Consolidation Settlement)分析，相应的类似软件是Settle3【岩土工程软件的引领者Rocscience收购NovoTech软件公司】。

(5) Foundation

Foundation模块本质上进行桩的分析，特别是桩和桩组在水平载荷作用下桩的受力行为，使用p-y理论进行分析，相应的类似软件是LPile【水平载荷作用下桩的受力和变形分析方法】.

(6) Seepage

Seepage模块使用有限元理论进行地下水稳态流和瞬态流的渗流分析，相应的类似软件有: SLIDE，Seep/W等。

(7) Dynamic

Dynamic模块进行地层的响应分析和一维等效线性分析，相应的类似软件是FLAC和Shake【[Update 岩土工程讲座] Bolton Seed Medal and Lecture 2022】。

3 SoilWorks本构模型

SoilWorks的本构模型包括：

(1) 岩土本构模型

Linear elastic model

Tresca model

von Mises model

Mohr-Coulomb model

Drucker-Prager model

Hyperbolic model (Duncan-Chang model)

Hoek-Brown model

Modified Cam-Clay model

Sekiguchi-Ohta model

(2) 渗流本构模型

Permeability coefficient function

Volumetric water content function

Consecutive function

(3) 支护本构模型

Nonlinear elastic model for elastic link

Geotextile model

Interface Behavior model

Pile nonlinear model

Interface Behavior Model for Rockbolt, Anchor and Nail