三维基坑开挖分析是岩土工程中最常见的分析之一，本文采用GFE有限元仿真软件，对某三维基坑开挖案例进行全过程施工模拟分析，并将计算结果与软件A进行了对比，结果表明两者吻合度较好。
01
模型概况
本案例基坑长度约10m，宽度约6m，开挖深度10m，基坑采用地连墙以及多道内支撑组成的支护结构体系，示意图如图1所示，基坑开挖主要施工步骤如图2所示。
a) 整体示意图 b）断面示意图
图1 基坑示意图
图2 基坑开挖主要施工步骤
GFE中土体采用C3D4单元，地连墙采用S3单元，支撑采用B31单元，为便于对比，本案例中各土层均采用摩尔-库仑本构，各土体参数如下表1所示。
表1 各土层参数表
02
计算结果
对比各阶段基坑竖向位移及最终状态下支撑内力，如下图所示。可以看出，两款软件位移分布形态及支撑内力基本一致。
软件A GFE
Stage 1（俯视图）
软件A GFE
Stage 2（俯视图）
软件A GFE
Stage 3（俯视图）
软件A GFE
Stage 4（俯视图）
软件A GFE
最终状态支撑内力
施工过程如图所示
03
小结
本文运用GFE软件对某3D基坑开挖案例进行了有限元分析，并与软件A的计算结果进行了对比。结果表明，两款软件位移分布形态基本一致，竖向位移及支撑内力结果接近，验证了GFE的求解可靠性。
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广州颖力科技有限公司由国家重大人才计划入选者李志山博士和曹胜涛博士创建。公司设立在清华珠三角研究院总部的孵化基地，为黄埔开发区的创业精英人才公司，并入选广州市“红棉计划”。
公司团队有20余年的大规模非线性分析软件的研发经验，一直致力于工业和工程领域高性能有限元分析软件的开发及推广应用，自主研发了高性能通用有限元分析软件GFE。在杜修力院士、赵密教授等专家的指导下，公司自主研发了地下结构动力分析模块GFE-SSA，全面支持我国地下结构抗震领域的科学研究及工程设计，填补了国内技术的空白。
GFE软件共包含有五大功能模块：数据接口、前处理、显式分析求解器、隐式分析求解器及后处理，其应用领域涵括了抗震分析、抗爆分析、环境振动、施工模拟、核电结构、桥梁结构、节点性能等各种工程领域，并涵括了智能设备跌落、汽车NVH及碰撞、特殊设备分析等各种工业领域。
GFE软件将CPU+GPU异构并行计算技术和有限元仿真分析方法结合，并在功能研发上综合考虑了国内工程、工业领域的实际应用需求，在保证计算精度的前提下，大幅提升了国内有限元分析软件的计算效率、非线性分析能力、易用性和专业性，其技术思路和软件效率在世界范围内处于领先地位，在工业制造领域、工程设计领域具有广阔的应用市场前景。
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