三维可视化岩土工程软件Map3D

Map3D是一个集三维设计（CAD）、可视化(GIS)和稳定性分析于一体的岩土分析软件包。它包含多种不同的模块，可以用来构造模型、分析和显示应力、应变、位移、强度系数及破坏概率等。Map3D软件适用于三维大体积开挖、隧道开挖等的岩石和岩土工程的设计问题。

Map3D可以构造包括地下开挖、岩石边坡、开放基坑、隧道等模型。应力分析模型可以模拟不同模量的材料（如：坚硬的堤坝或者软矿石）以及稳态热流分析荷载的屈服区域（非线性）。Map3D 还可以模拟支撑单元，如拱、钢支架、支座、回填料等。

Map3D用于快速、轻松地构造三维模型，并实现了可视化：

Ø         自备三维CAD绘图系统

Ø         整合GIS可视化系统，用以储存、分析和显示相关信息

Ø         先进的边界单元应力分析（BEM）

Map3D软件版本：

Map3D Modeller － 三维CAD和 GIS 可视数据库

Map3D Results Viewer － 应力计算结果的查看和分析

Map3D Fault-Slip － 弹性岩体和全塑性断层滑移应力分析

Map3Di Integrated Seismicity －考虑双重外荷载影响的应力分析

Map3D Thermal-Fluid Flow － 热应力/液体流分析

Map3D Non-Linear － 非线性岩体响应分析

Map3D Visco-Plastic － 三维弹粘塑性岩体响应分析

Map3D软件特性：

Ø        完整的三维应力分析

Ø        弹性、非线性和热/液体流动选项

Ø        断层滑动分析，破裂分析和大位移块体移动

Ø        坚硬堤坝、软弱片岩区域，支撑结构和回填

Ø        自备完整三维CAD绘图系统，包括DXF文件的导入和导出

Ø        支持大尺寸问题

Ø        布尔逻辑运算

Ø        地震显示和分析

Ø        高速OpenGL图形接口

完整的三维应力分析

Ø         Map3D是一个完整的三维边界元分析软件，可同时使用FF（虚拟作用力）和DD（位移不连续）单元类型；

Ø         FF单元用于定义开挖面位置和材料区域变更交界面；

Ø         DD单元用于模拟破裂、断层滑移面和片状开挖；

Ø         多步分析可以模拟开挖、回填和支撑结构布置的整个过程；

Ø         FF和DD单元可同时使用，复杂的三维开挖和断层滑移问题可以同时进行。

弹性、非线性和热/液体流动选项

Ø         Map3D基于分析主体为无限均质弹性假设，非均质材料特性不考虑在内；

Ø         使用FF单元定义三维材料区域交界面；

Ø         使用DD单元定义破裂和断层滑移面；

Ø         Map3D Thermal-Fluid flow可以同时进行稳态热耦合或流体耦合分析。

断层滑动分析，破裂分析和大位移块体移动

Ø         Map3D中的 DD（位移不连续）单元可用于不连续滑移面和裂隙张口的模拟；

Ø         断层可以和开挖一起分析；

Ø         DD 单元可定义为任意形状，因此可用于非平面的断裂、弯曲或波浪状断裂面等；

Ø         将DD单元填充为不同材料可用于模拟断层泥和有完全闭合控制的非线性断层滑移；

Ø         因为DD单元满足刚体运动条件，因此可以考虑大位移块体的运动。这包含了大块体在外力或重力作用下的平面滑移；

Ø         因为FF和DD单元可以同时使用，因此可以考虑复杂的三维开挖问题。

坚硬堤坝、软弱片岩区域、支撑结构和回填

Ø         替换材料区域可以定义为三维或者平面特性。通过将这些区域的材料定义为不同刚度，可以模拟坚硬堤坝，软弱片岩区域，支撑结构和回填物等多种结构。Map3D Fault-Slip可以模拟平面区域的非线性屈服。 Map3D Non-Linear可以模拟三维区域的非线性屈服。

Ø         Map3D 的多级开挖特性允许在任意时间进行开挖和材料的布置。这个特性尤其适用于模拟支撑结构，如：拱、钢支架、支座、回填料等，并可进行材料属性的修改，删除等操作。

自备完整三维CAD绘图系统，包括DXF文件的导入和导出

Ø         Map3D 自备完整的三维CAD绘图系统（Map3D Modeller）。其中一个易用点为构造时可以用常规的面单元，或者使用实体建模技术。这允许使用者使用一系列的三维块体单元进行建模。这些三维单元可以是任意形状，可以用于构造开挖，通道，定义大体积或不规则形状的非均质区域（矿石区域，堤坝以及屈服区域）。所有模型边界以外的材料都假设为实体基质材料；

Ø         使用特殊的特性来加快片状（CAD > Build > DDLoop）和三维(CAD > Build > FFLoop)开挖。使用者只需要设定每一开挖步的周长，Map3D 会自动生成所需要的单元。周长不需要是平面的，实际上任意三维多面体都可以接受。更复杂的，如多矿脉，非片状（滚动或偏移）采矿同样可以模拟；

Ø         如果需要，片状采矿可以改变为三维块体，然后再变回片状。这使得构造可以完成得非常迅速。

Ø         可以描绘多种平面图或者截面图，然后可以自动和三维区域进行连接来代表开挖或者替换材料区域；

Ø         开挖轮廓图等可以在Map3D 中绘制，也可以直接从其余程序，如AutoCAD中导入DXF 文件，或者通用的ASCII PNT格式。CAD式的交互截面可以让用户去轻松定义任何自己想要的图形；

Ø         相同的参数可用于弹性，热/液体流或非线性分析。

支持大尺寸问题

Ø         Map3D 不同于其它应力分析软件的一个重要特性是它可以处理非常大尺寸的问题。对于一个包含很小开挖和简单断层的问题，使用10000个节点就可以得到非常精确的结果。但是，拥有成百上千组成部分（包括开挖面，替换材料区域边界，横断面等）的问题也并不是很多。对于这种模型，至少要100000个节点才能获得较精确的结果。

Ø         Map3D 目前能够提供的最大节点数为333333个，自由度为1000000。这是通过矩阵块来实现的。通过对模型的优化等措施，可以将矩阵块进行缩减，从而减小矩阵尺寸，达到节省运算时间和优化结果的目的。

Ø         一个典型的拥有n个节点的边界元模型，系数矩阵由每个节点3个自由度而产生。因为每个单元之间都互相影响，系数矩阵的大小为3n x 3n = 9nØ 。每个系数为4字节大小，如果没有矩阵块的话，拥有100000个节点的问题需要大约360 GB的存储空间 。即使拥有这么大的空间，计算的时间也是一个问题。

Ø         Map3D的矩阵块程序可以减小所需要的存储空间。对于一个100000节点的问题，可以减小100倍，使得问题所需要的存储空间为3.6 GB。另外，设置一些控制参数可以优化计算过程。这些独一无二的特性使得Map3D拥有在一台普通电脑上进行大尺寸问题运算的能力。

布尔逻辑运算

Ø         包含有一个或者多个连接或非连接在一起的块体、平面的问题可以用指定的顺序进行开挖或者回填。块体或者平面的表面被程序分为很多的边界单元。错误查找帮助使用者检查模型局部化正确与否。

Ø         Map3D自动在开挖、断层和多种材料区域生成横断面。将这些特性和内建的布尔运算结合起来，可以轻松的构造复杂的多步开采问题。可以模拟横断面和三维的堤坝。

地震显示和分析

Ø         Map3D Modeller 可以对点数据进行查看。点将以不同直径大小和颜色的阴影球体来表示。每一个点都有一系列的数值（如：颜色，大小，方向等）和文字信息。点击每一个点，这些信息将会显示在状态栏。

Ø         点数据可以通过平面云图绘制出来，来表示密度等信息。

高速OpenGL图形接口

Ø         Map3D通过OpenGL接口提供高速、准确的图形显示。

Ø         为了优化显示性能，需要有支持OpenGL的显卡硬件支持，如果没有硬件，Windows可以通过软件模拟来实现OpenGL功能。