通過FEM進行岩土的彈塑性分析與滲透流分析的綜合產品
GeoFEAS VGFlow
初版發佈：2016.06.09
- GeoFEAS VGFlow
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- 滲透流分析限定版
- OPEN
- 彈塑性岩土分析限定版
- OPEN
程式概要
該工具是可以用FEM來對岩土進行彈塑性分析（以下均稱為GeoFEAS）與穩定/不穩定、飽和-非飽和的滲透流分析（以下均稱為VGFlow）的岩土數值分析程式。
本產品通過將GeoFEAS與VGFlow置於同一個構架中執行來共享形狀數據和網格數據。雖然以前的個別產品可以在各種各樣的平台上製作數據模型，但是通過共享形狀數據與網格數據可以大大減少所需的工作量。
本產品的分析部分是由群馬大學理工學研究科環境創造學岩土工學研究室的岩土分析程式與本公司擔任開發的Pre-post部分組成。
※本產品雖然是一個綜合性產品，但是也可以獨立使用。
▲形狀與網格共享
▲變形圖
▲向量圖
程式的功能與特點
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製作模型形狀
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製作交叉
立體與立體、立體與面、面與面、面與線，線與線等任意專案都可以製作出交叉面。通過這項功能，即使許多土木工程結構錯綜複雜地相交，也可以產生交叉面。
分組
3D比2D的專案數的量很大，因此很難進行模型的編輯。由此，通過將擁有同一物理特性值的複數的專案進行分組，將一個組的專案一起選擇後，可以進行材料常數的分配。
專案的顯示/非顯示與限制的選擇
在複雜的3D模型中可單獨顯示想要操作的專案並且通過限制選擇的功能還可以進行構件、面、立體等專案的單獨選擇。
匯入LandXML形式的地形數據
本程式可匯入LandXML形式的土地表面與地層邊界的點群3D座標數據以及相關資訊。這使得複雜的地形資訊不用手動輸入就可以自動產生。也可以基於地形資訊對要設計的結構進行建模。
▲用LandXML檔案製作的地形效果圖
▲專案的顯示/非顯示以及選擇的效果圖
對於只能進行復雜的地形與隧道交叉模型的3D模型的對象來說，可以根據實際情況立即建模。
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網格分割
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該程式的網格分割實行的是半自動化。首先立體的塊的線段等根據間隔及比率進行分割，進而設定分割數。再以線段的分割數為基礎、將一個平面分割為三角形、長方形，將一個立體分割為長方體、五面體或六面體。即使是分割數有所改變，也可以很容易地重新進行模型的網格分割。
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單元庫
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岩土的建模使用的是立體單元。該產品具有長方體，五面體和六面體單元。
▲立體單元（長方體・5面體・6面體）
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後置處理程式
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▲輪廓圖、輪廓圖平面的切斷等的圖示
關於GeoFEAS
GeoFEAS是Geotechnical Finite element Elastoplastic Analysis Software 3D的略稱、指的是在靜止的條件下進行岩體應力~變形分析的3D彈塑性岩土分析程式。在杭基礎分析、土方挖掘分析、盾構法隧道問題甚至是邊坡穩定性分析等等與岩土有很大關係的領域實施彈塑性分型的時候能夠使其發揮威力的通用FEM產品。
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適用範圍
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- 岩體應力與變形分析
- 邊坡穩定性分析
- 土方挖掘分析
- 盾構法隧道挖掘時的周邊地質變化分析
- 隧道施工中NATM施工法的檢查
- 水壓的變化對地質的影響檢查
- 岩土與結構物物的相互作用檢查
- 響應地震強度分級法
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功能與特點
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階段分析
本產品可以實施階段分析（施工階段分析）。隨著階段變化，可以變更材料常數與邊界條件，也可以設定挖掘時的應力釋放率。
剪下強度降低法
隨著分析階段的變化通過剪下強度降低法可以計算整體安全係數也可以估算滑移面。該方法適用於全部3種彈塑性模型與完全塑性模型。
區域性安全係數
通過不同積分點可以計算出區域性安全係數。
分析功能的結合使用
通過階段分析與剪下強度降低法的分析功能的結合使用，可以對挖掘、填土、邊坡穩定性、支撐力問題等與岩土相關的廣泛問題同時進行變形分析與穩定度分析。
構成原則的混合
可以對不同材料進行構成原則的設定。
分析型別
靜態全應力分析
荷載條件
雖然是實行全應力分析（不考慮岩土透水現象的分析）的程式，但是、也可通過把水壓作為節點荷載來檢查水壓變化對岩土的影響。
型別上支援對節點集中載荷，均勻分佈載荷，分佈載荷，體積載荷（自重，靜態地震載荷）的檢查。
單元 構成模型 對應 集中荷載 節點集中荷載 ○ 分佈荷載 線性分佈荷載、面分布荷載 ○ 自重 水平加速度、垂直加速度 ○ 分佈荷載 深度方向上恒定的水平荷載、深度方向上恒定的垂直荷載 ○ 深度方向上分佈的水平震度、深度方向上分佈的垂直震度 × 水圧 節點水壓 ○
邊界條件
單點約束（水平滾軸、垂直滾軸、固定、牽引)和多點約束（MPC、樞)可以進行強制位移。對應考慮了施工階段的階段分析，各個階段均可變更材料常數與邊界條件等。
構成原則
彈塑性岩土分析是分析岩體應力與變形弾塑性的最基本的手法。但是、由於正確設定分析模型，定義單元和應用程式配置模型很重要，所以要求分析程式需要有多種多樣的功能。
特別是、本程式充實了岩土構成的模型，使用了從最簡單的彈性模型到可以表示地面彈塑性行為的彈塑性模型等3種構成原則，再加上彈性模型中也可以實行No-Tension分析，一共支援15種構成原則。以及通過階段分析與剪下強度降低法的分析功能的結合使用，可以對挖掘、填土、邊坡穩定性、支撐力問題等與岩土相關的廣泛問題同時進行變形分析與穩定度分析。
模型種類 構成模型 備考 彈性模型 （1）線性彈性模型 等方性 （2）疊層彈性模型 正交各向異性 非線性彈性模型 （3）破壞接近度法 電中研方式 非線性模型 （4）Hardin-Drnevich模型 （5）Ramberg-Osgood模型 （6）鵜飼-若井模型（UW-Clay） 彈塑性與完全塑性模型 （7）Morh-Coulomb方法 相關流原則，非相關流原則 （8）Drucker-Prager方法 相關流原則，非相關流原則 （9）Morh-Coulomb／Drucker-Prager方法 非相關流原則 彈塑性模型 （10）Pastor-Zienkiewicz砂土模型 （11）Pastor-Zienkiewicz黏土模型 No-Tension模型 （12）線性塑性模型 （13）疊層彈性模型
梁單元適用於線性彈性模型，桿單元、彈簧單元的線性彈性模型與雙線性模型以及、聯合單元的線性彈性模型與Mohr-Coulomb方法。
輸出專案
結果型別 結果 輪廓圖 位移 應力 張力 最大剪下力強度 最大剪下應變增量 壓應力 拉應力 區域性安全係數 整體安全係數（僅限SSR分析） 張量 立體單元應力 立體單元張力 板單元的截面力 板單元的彎矩
關於VGFlow
是通過有限元法（FEM）進行飽和-非飽和滲透流分析的程式。
通過該程式能夠很容易構建複雜的3D地形邊界形狀模型。進行網格分割的時候，通過設定單元型別與單元順序等可以實行常規網格功能、自動網格功能、彙報等。
分析型別上可以進行穩定和不穩定的分析。在對應各個邊界條件的非飽和滲透特性上、可以通過典型的經驗公式——van-Genuchten模型進行計算、也可進行退水曲線值等測試值的計算，並可以在國內典型的岩土上將已識別的參數內建。輸出方面，該程式可以輸出並檢驗輪廓圖、等值面圖，向量圖等。
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適用範圍
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- 檢驗降雨對已修訂的土方指導方針的道路填土的作用
- 廣域流域的降雨與涌水等的地下水影響分析
- 對在河堤的堤防內部的滲透面與水壓分佈的分析
- 填壩體的設計計算以及儲水池周邊山地的滲透的把握
- 對於帷幕灌漿等的基礎處理中的透水性問題的把握
- 水庫堤防與防災整治水庫堤防的設計計算
- 對於土方挖掘時的管道及岩土的把握
- 承壓地下水的影響分析
- 對滑坡帶的動壓分佈狀況的把握以及水庫問題的檢查
- 對於伴隨河流截斷工程等的施工產生的滲透流動變化問題的檢查
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功能與特長
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- 已知水頭邊界
- 已知流量邊界
- 浸出邊界
- 無浸出邊界
- 電源
- 水位波動邊界
- 降雨邊界
- 通過van Genuchten的函式模型識別
- 將體積含水量θ〜吸力ψ的關係以及、體積含水量θ～相對滲透係數Kr的關係進行表格輸入
分析類別
穩定分析，不穩定分析
解析モデル
3D問題
邊界條件
可以定義以下6種邊界條件。其中可同時設定水位波動邊界與降雨邊界。
非飽和滲透特性
非飽和滲透特性的輸入法有以下兩種。
包含材料參數庫
該程式包含十種土壤的預設值和河堤結構研究指南（日本國土技術研究中心）的非飽和滲透特性數據庫。
▲河堤結構研究指南 非飽和滲透特性數據庫
輸出專案
結果型別 結果 輪廓圖 壓力水頭 潛在性 孔隙水壓力 飽和度 體積含水率 水力梯度 流速向量 張量 流速向量
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岩土分析系列的CIM功能強化
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岩土分析系列的各種產品可以通過CIM（Construction Information Modeling）功能進一步強化，也支援與地形數據或者UC-1的各種岩土相關產品進行流暢的數據連結。
使用了地形數據*.GF1的數據連結 彈塑性岩土分析（GeoFEAS）2D Ver.4
與柔性結構排水溝設計 的位移量的連結
通過將【彈塑性岩土分析(GeoFEAS2D)】中分析的岩土變形分析結果（沉降/水平位移分佈）匯入【柔性結構排水溝的設計】，可以檢驗箱體垂直方向的2級抗震性。
設計擋土墻工程 時可以通過只用周邊地面影響分析岩土進行建模，將壁位移作為強制位移計算出岩土變形岩土的動態有效應力分析（UWLC）Ver.2
與邊坡穩定性計算 的加速度的連結
要想30m上的高填土紐馬克法能夠適用，需要將滑移土塊作為相應加速度波形進行地震動輸入。通過將【岩土的動態有效應力分析（UWLC）】與【邊坡穩定性計算】的數據進行連結、可以實現從UWLC的2DFEM地震響應分析到使用響應加速度波形對所需滑坡土質量進行Newmark方法分析等各種分析。並且也可以進行高填土與大規模填土的穩定度計算高填土・大規模填土的2級地震動穩定性計算。
2D滲透流分析（VGFlow2D）Ver.3
與GeoFEAS2D 的水位線的連結
與UWLC 的水位的連結
與邊坡穩定性計算 的水位線與勢線的連結
通過連結檔案（*.PRS【水位線】、*.PTN【等勢線】）、可以反映飽和/非飽和滲透流FEM分析結果。GeoFEAS VGFlow（滲透流分析限定版）
與LEM3D 的水位線的連結
通過將【GeoFEAS VGFlow（滲透流分析限定版）」的分析結果與其他公司的產品的分析結果作為標準文件放入【3D滑移邊坡穩定性分析】中、可以產生滑坡分析所必要的地下水位，並可以由此進行3D邊坡穩定性分析。
產品價格
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本體價格
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■本體價格
產品名
價格
GeoFEAS VGFlow OPEN GeoFEAS VGFlow (滲透流分析限定版) OPEN GeoFEAS VGFlow (彈塑性岩土分析限定版) OPEN 教育版價格
面向教育界相關人士，研究者及學生，提供更加優惠的教育版價格
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教育版價格
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產品名 教育版價格 GeoFEAS VGFlow OPEN GeoFEAS VGFlow (滲透流分析限定版) OPEN GeoFEAS VGFlow (彈塑性岩土分析限定版弾塑性地盤解析限定版) OPEN 版本開發履歷
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版本開發履歷
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GeoFEAS VGFlow 版本 發佈日期 主要升級內容 1.0.0 16/06/09 最新發布
操作環境
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操作環境
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OS Windows 8 / 10 CPU 使用x86架構的工作頻率為1Ghz或更高的CPU 所需記憶體（包含OS） 推薦512MB以上 所需磁碟空間 必須有300 MB 以上空間
並且這僅為安裝時的要求，計算時必須要有數GB以上空間。顯示卡（畫面解析度） 推薦1024×768以上
字型大小僅支援【小字型】。輸入數據副檔名 Pre輸入數據（GF3） 檔案輸出 Post結果數據(rsv4) 與其他產品的連結 ＜讀取＞
LandXML地形數據檔案
DXF檔案
頂點座標(XML形式)示例圖片
▲匯入LandXML地形數據的畫面
▲隧道交叉部分
▲杭基礎問題
▲隧道問題
▲檢查路堤內部的滲透力
▲檢查水庫
▲應力向量圖
▲變形圖
▲位移圖
▲邊界條件
▲最大應變應力
▲切面輪廓圖
▲勢線圖
▲孔隙水壓力
▲流速向量
▲向量圖
▲材料特性的輸入框
(滲透流分析)
▲等值面
▲等值面
▲飽和度
▲z方向水力梯度
▲報告輸出（GeoFEAS）
▲報告輸出（VGFlow）
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