基坑降水和止水帷幕模拟-助力构建复杂地质工程的科学依据

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导读：midas GTS NX 在基坑降水和止水帷幕模拟中的核心价值体现在精准预测、优化设计、风险防控三个方面。通过多物理场耦合分析和精细化建模，为复杂地质条件下的基坑工程提供科学依据，助力实现安全、经济、环保的工程目标。

7月22日19时，仿真秀优秀讲师“二小姐”针对其独家原创首发仿真秀精品课《从零开始学midas GTS NX20讲》做加餐直播公开课，围绕《midas GTS NX基坑降水和止水帷幕模拟》进行详解讲解，欢迎感兴趣的朋友报名参加。

一、止水帷幕模拟仿真场景及价值

在城市建设中，大量的高层建筑、地下停车场等需要进行基坑开挖。当基坑底面低于地下水位时，如果不采取有效的止水措施，地下水会不断涌入基坑，影响施工进度和安全。通过 midas GTS 模拟止水帷幕，能够精准预测不同地质条件下，止水帷幕的设置对基坑内外地下水渗流的影响，从而优化止水帷幕的设计参数，如深度、厚度、材料等。例如，在某城市的地铁车站基坑建设中，利用 midas GTS 模拟发现，将止水帷幕深度增加 2 米，有效减少基底部的涌水量，确保了施工的顺利进行。

此外，穿越富水地层的隧道施工面临着巨大的涌水风险。工程师运用 midas GTS 模拟止水帷幕，可以分析不同注浆方案形成的止水帷幕对隧道周围地下水流动的阻挡效果，为选择合适的注浆材料、注浆压力和注浆范围提供依据。像在某过江隧道工程中，借助该软件模拟，确定了最优的注浆止水帷幕方案，成功避免了隧道施工过程中的涌水事故。

还有大坝、水闸等水利设施的基础建设同样离不开止水帷幕。工程师通过 midas GTS 模拟，可以评估止水帷幕在长期承受水压情况下的稳定性和防渗性能，为水利工程的耐久性设计提供支持。比如在某大型水库大坝基础处理中，利用模拟仿真优化止水帷幕设计，保障了大坝在运行过程中的安全。

止水帷幕模拟仿真的价值在于，能准确预测止水效果以提前发现渗漏隐患并优化，避免地下水渗漏引发的安全事故，提高工程安全性；可在设计阶段对比分析不同方案，选经济合理的方案减少变更返工，节省人力物力财力，降低工程成本；还能借助 midas GTS 快速模拟，加快设计方案确定与优化，缩短前期准备时间，为工程整体进度提前奠定基础。

二、止水帷幕midas GTS模拟仿真

渗流问题一直我不太愿意碰，因为觉得很多说不清楚，没办法判断到底是人的问题还是软件的问题。曾几何时，有人留言“止水帷幕在GTS NX中的实现”？接下来就和读者朋友讨论这个问题，为此在仿真秀平台还了一起线上直播加餐，详情见后文。

止水帷幕在midas GTS软件中的实现有三种方式：

1）界面单元；2）材料勾选“□结构”；3）防渗墙；

依次来看。

方法一：设置界面单元。

先看效果。

【使用界面单元模拟止水】

【总水头效果】

在渗流计算中，可以通过设置界面来模拟止水效果。

使用场景：①止水帷幕长度小于等于围护结构。②止水帷幕紧贴围护结构（围护结构不限制使用哪种单元类型模拟。3D、2D、1D皆可。）③ 可以实现完全止水或透水状态模拟。

使用注意事项：配合做应力计算时，比如基坑降水分析坑周沉降，需要结合刚性连接单元一起使用。此时止水的界面单元和刚性连接单元为“相爱相杀”关系：也即一个模型中，建立了界面就一定需要伴随建立刚性连接单元（仅限需要进行施工阶段分析的应力计算模型）。但，在施工阶段定义时，一个施工阶段步中，刚性连接被激活时，界面不能激活。界面激活时，刚性连接需要被钝化。

通常，如果初始应力场计算，需要激活刚性连接，此时界面不激活。止水帷幕施工的阶段，界面被激活，刚性连接被钝化。

方法二：材料勾选“□结构”。

先看效果。