巖土工程
行業方案
巖土工程有限元分析計算軟件采用有限元方法求解任意復雜的巖土工程問題。模擬內容包括地下巖土結構、人工凍土三軸實驗、基坑支護、隧道、水壩、滲流分析、邊坡穩定分析等。采用有限元方法不僅可以給用戶提供更細致的分析，還可以與傳統方法計算結果進行對比。
有限元分析計算結果包括結構變形、應力分布分布、塑性區分布、梁（錨桿和加筋材料）構件的內力等。邊坡穩定有限元分析可以采用強度折減法計算得到的安全系數。
巖土工程有限元分析計算軟件——隧道模塊用于模擬地下結構（包括采用新奧法施工的隧道工程）。一個很重要的功能是內置的隧道襯砌生成器可以將隧道襯砌定位到巖土體中的任意位置，并能對建立的計算模型自動生成有限元網格。該模塊可計算各種非機械荷載，如土體的熱荷載、收縮力和膨脹力，也可以定義錨固區。
巖土工程有限元分析計算軟件——滲流模塊可在分析穩定流和非穩定流問題，可以輸入地下水位、孔隙水壓力分布、點流速（流入流出）和線流速（流出流入）等滲流邊界條件。滲流分析結果可以自動導入其他巖土工程有限元分析包括邊坡穩定有限元分析或其他非有限元分析模塊，例如土質邊坡穩定分析軟件。
行業案例
1、樁–凍土系三維彈塑性有限元建模及有限元分析
在單樁與凍土相互作用的三維有限元模擬中，可采用接觸單元的方法模擬單樁與凍土的接觸狀態，即未接觸狀態、黏著狀態和滑動狀態。事實上接觸單元是一種虛擬單元，通過附著在樁體和土體的表面構成，但它又具有一定的力學特性。當接觸單元處于未接觸狀態時，樁–凍土可以自由運動，而當接觸單元處于黏著和滑動狀態時，它具有足夠的剛度以阻止樁–凍土的相互滲透。
圖4 凍土豎向位移圖(單位：m)
Fig.4 Vertical displacements of frozen soil(unit：m)
2、某凍土路基變形場研究
（1） 路基模量參數隨溫度變化規律選取隨溫度變化的不同模量值，運用 ABAQUS 有限
元軟件計算凍土變形位移。模型左右邊界 X 方向位移約束為零，下部邊界 Y 方向位移約束為零。經計算得到路基內部豎向和橫向位移分布結果，如圖1， 圖2 所示。
圖1，路基凍結豎向位移圖
圖2、路基凍結豎向位移圖
（2）考慮在最不利情況下的路基融沉變形，即有降雨時，大氣降水入滲會使處于融
化階段的凍土路基含水量更加增大，路基強度衰減更快，產生最不利的后果。用 ABAQUS 有限元軟件計算，得到路基內部豎向和橫向位移分布圖3、圖4。
圖3、路基豎向位移圖
圖4、路基豎向位移圖
3、凍土真三軸數值仿真計算
（1）CAE分析微機控制電液伺服多通道協調加載系統
采用ANSYS軟件中的結構靜力學分析模塊，模擬對立體凍土塊求解外載荷引起的位移、應力和力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結構的影響并不顯著的問題。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進行線性分析，而且也可以進行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應變及接觸分析。
因此可以利用ANSYS軟件結構力學模塊仿真計算真三軸系統自動控制，可對實現全程或隨機控制變形和應力。
（2）CAE分析仿真模擬真三軸系統
利用ANSYS軟件對凍土試樣模型施加三個方向不等的壓力，完成模型三個方向在恒壓或變壓條件下的變形測量與控制。示意圖如下：
圖2，凍土在圖1中的力作用下的總體變形
圖3，凍土在圖1中的力作用下的x軸方向變形
圖4，凍土在圖1中的力作用下的y軸方向變形
圖5，凍土在圖1中的力作用下的z軸方向變形
（3）CAE分析仿真模擬凍結法溫度控制測量
利用ANSYS軟件模型通過凍結法對試件進行凍結，整個過程的溫度場可控可測量。并且可按某種規律（比如正弦波，方波等）變化。恒溫度場示意圖如下：
行業軟件
借助于ANSYS 有限元分析軟件、ABAQUS軟件與PLAXIS 3D軟件實現了人工凍土力學場，溫度場，水分場及化學場的有限元模擬仿真實驗。
