geotech-interface

name	geotech-interface
version	1.0.0
description	Soil-structure interaction, contact, and interface modeling in Abaqus
description_cn	土-结构相互作用、接触与界面建模（Abaqus）
triggers	["interface","界面","contact","接触","土结构","soil-structure","摩擦","friction","桩土","pile","衬砌","lining","支护","retaining","锚杆","anchor"]
priority	P1
dependencies	[]
author	AbaqusGPT Team
tags	["geotechnical","contact","interface","soil-structure-interaction"]

Geotech Interface | 岩土接触与界面

Overview | 概述

Expert guidance on modeling soil-structure interaction, contact pairs, and interface behavior in geotechnical Abaqus simulations. Covers pile-soil, retaining wall-soil, tunnel lining-ground, and anchor-grout interfaces.

岩土 Abaqus 仿真中土-结构相互作用、接触对和界面行为的建模指导。覆盖桩-土、挡墙-土、隧道衬砌-围岩、锚杆-灌浆体界面。

Capabilities | 能力

1. 接触算法选择 | Contact Algorithm Selection

Surface-to-Surface（推荐）

*CONTACT PAIR, INTERACTION=SOIL_STRUCT, TYPE=SURFACE TO SURFACE
STRUCTURE_SURFACE, SOIL_SURFACE

• 优点：应力传递更平滑，减少穿透
• 主面选择：刚度大的为主面（通常是结构面）

Node-to-Surface

*CONTACT PAIR, INTERACTION=SOIL_STRUCT, TYPE=NODE TO SURFACE
SOIL_SURFACE, STRUCTURE_SURFACE

• 适用于细网格对粗网格的情况

General Contact（3D 复杂模型）

*CONTACT
*CONTACT INCLUSIONS, ALL EXTERIOR
*CONTACT PROPERTY ASSIGNMENT
, , SOIL_STRUCT_PROP

2. 接触属性 | Contact Properties

法向行为（硬接触）

*SURFACE INTERACTION, NAME=SOIL_STRUCT
*SURFACE BEHAVIOR, PRESSURE-OVERCLOSURE=HARD

法向行为（软接触）

*SURFACE BEHAVIOR, PRESSURE-OVERCLOSURE=EXPONENTIAL
10., 0.001

• 适用于回填松散土的接触

切向行为（库仑摩擦）

*FRICTION
0.4

• 摩擦系数参考值：

  界面类型	μ 范围	推荐值
  混凝土-砂土	0.40-0.60	tan(2φ/3)
  混凝土-黏土	0.25-0.40	tan(φ/2)
  钢-砂土	0.30-0.50	tan(φ/2)
  钢-黏土	0.20-0.35	tan(φ/3)
  土工膜-土	0.15-0.30	按试验

切向行为（有限滑移 + 弹性滑移）

*FRICTION, ELASTIC SLIP=0.001
0.4

• ELASTIC SLIP：接触面在滑动前允许的弹性位移

黏聚力接触（Cohesive Contact）

*COHESIVE BEHAVIOR
1e6, 1e6, 1e6
*DAMAGE INITIATION, CRITERION=QUADS
100., 50., 50.
*DAMAGE EVOLUTION, TYPE=ENERGY
0.1, 0.05, 0.05

• 适用于灌浆-岩石界面、锚固段

3. 典型工程界面 | Typical Engineering Interfaces

桩-土界面

** 桩侧摩擦
*SURFACE INTERACTION, NAME=PILE_SHAFT
*SURFACE BEHAVIOR, PRESSURE-OVERCLOSURE=HARD
*FRICTION
0.4
** 桩端承压
*SURFACE INTERACTION, NAME=PILE_TIP
*SURFACE BEHAVIOR, PRESSURE-OVERCLOSURE=HARD
*FRICTION
0.5

• 桩侧可用 Cohesive 模拟极限侧摩阻力
• 需分开定义桩侧和桩端接触

挡墙-土界面

*SURFACE INTERACTION, NAME=WALL_SOIL
*SURFACE BEHAVIOR, PRESSURE-OVERCLOSURE=HARD
*FRICTION
0.35

• 墙背需允许分离（拉力截断）

隧道衬砌-围岩

*SURFACE INTERACTION, NAME=LINING_ROCK
*SURFACE BEHAVIOR, PRESSURE-OVERCLOSURE=HARD
*FRICTION
0.40
*GAP
** 注浆层可用 gap 单元模拟

锚杆建模

• 嵌入式（简化）：

*EMBEDDED ELEMENT, HOST ELSET=SOIL
ANCHOR_ELEMENTS

• 完整接触：锚杆-灌浆体-土三层接触
• 弹簧等效：

*SPRING, ELSET=ANCHOR_SPRING
1
*SPRING, ELSET=ANCHOR_SPRING
200000.

土工格栅/土工膜

*SURFACE INTERACTION, NAME=GEOGRID_SOIL
*SURFACE BEHAVIOR, PRESSURE-OVERCLOSURE=HARD
*FRICTION
0.35

• 格栅自身用 membrane 或 truss 单元
• 上下两面分别与土建立接触

4. 接触稳定化 | Contact Stabilization

初始接触困难

*CONTACT CONTROLS, STABILIZE=0.001

• 在 Geostatic 步可使用稳定化，后续步逐渐移除

接触调整（过穿透修复）

*CONTACT PAIR, ADJUST=0.001

5. Tie 约束 | Tie Constraints

完全绑定（无相对滑移）

*TIE, NAME=SOIL_CONCRETE_TIE
CONCRETE_SURFACE, SOIL_SURFACE

• 适用于固结良好的界面（如灌注桩与周围土体良好黏结时的简化）
• 不需要接触分析，计算效率高

Common Issues | 常见问题

问题	原因	解决方案
接触不收敛	初始间隙/穿透过大	使用 ADJUST，检查网格对齐
应力震荡	主从面选反了	刚性大的面做主面
接触面穿透	罚刚度不够	增大 penalty stiffness
大变形下接触丢失	有限滑移不够	改用 FINITE SLIDING
摩擦力不对	法向压力不正确	检查地应力平衡是否完成

Usage | 用法

CLI

abaqusgpt ask "桩土接触怎么设置" --domain geotechnical
abaqusgpt ask "挡墙接触面摩擦系数取多少" --domain geotechnical

Python API

from abaqusgpt.skills.geotech_interface import GeotechInterfaceSkill

skill = GeotechInterfaceSkill()
result = skill.execute({
    "query_type": "contact_setup",
    "interface_type": "pile_soil",
    "soil_type": "sand"
})