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iGeoLab 岩土计算实验室软件全功能介绍手册

2026-08-03 09:37:11 iGeo

中仿iGeoLab 岩土计算实验室软件全功能介绍手册

iGeoLab 岩土计算实验室软件全功能介绍手册

版本日期：2026-07-24
适用范围：当前桌面版 iGeoLab

1. 软件定位

iGeoLab 是面向岩土工程二维/三维建模、边坡稳定分析、有限元强度折减、材料试验、计算结果可视化和第三方专业软件协同的桌面平台。一个工程文件统一保存几何、材料、网格、边界、荷载、支护、施工阶段、计算设置和结果索引，避免在多个独立前后处理程序之间重复建模。
当前主界面按四个工作流标签组织：
工作流主要用途界面特点
建模创建和修改几何、材料、水位、弱层、荷载与支护不显示求解云图，保留可编辑几何
极限平衡设置条分法、滑面搜索和边坡稳定计算不显示有限元网格与有限元边界工具
有限元网格、位移边界、支护结构、强度折减与施工阶段不显示极限平衡滑面搜索专属工具
结果查看极限平衡或有限元计算结果按当前结果类型切换云图、曲线、试算表和诊断

工作流标签只改变当前任务所需的工具和图层，不会删除工程数据。回到“建模”后可以继续修改几何；旧结果仍保存在工程中，但不覆盖建模画布。

2. 主界面组成

2.1 菜单栏

菜单栏包含文件、编辑、视图、绘制、草图、几何、分析、滑动面、GeoStudio、Rocscience、PLAXIS、属性、有限元、荷载、支护、工具和帮助。菜单只显示已有入口；标记“待完善”的功能用于说明后续扩展方向。

2.2 工作流工具区

工作流工具区随“建模 / 极限平衡 / 有限元 / 结果”切换。有限元的网格和边界功能只在有限元工作流出现，极限平衡的进入—退出、搜索网格和滑面限制只在极限平衡工作流出现。结果工具统一位于“结果”标签，不在求解按钮旁重复显示。

2.3 中央二维画布

二维画布用于显示和编辑区域、共享边界、材料颜色、节点、网格、边界条件、水位线、弱层、支护、荷载和计算结果。支持选择、平移、缩放、适配视图、捕捉、网格、正交和对象捕捉。右下角状态区显示唯一一组当前坐标与缩放比例。

2.4 停靠面板

  • 模型树：按类别管理工程对象，查看对象层级和启用状态。
  • 属性面板：编辑选中对象的名称、类型、材料和数值参数。
  • 材料库：新建、编辑、删除材料并给区域赋值。
  • 显示选项：控制几何、标签、网格、边界和结果图层。
  • 求解管理器：查看分析名称、状态和求解过程。
  • 后处理面板：选择结果字段、阶段和显示方式。
  • Python 控制台、脚本建模、实时脚本预览、远程脚本服务器。
  • AI 建模助手、参数建议与规范检索、建模向导、模型诊断。

面板可从“视图”菜单显示或隐藏。暗色和亮色主题可即时切换。

3. 工程文件与通用操作

3.1 新建、打开和保存

  • “文件 → 新建工程”创建空工程。
  • “文件 → 打开工程”读取 iGeoLab 工程。
  • “保存”和“另存为”保存当前工程。
  • 撤销与重做分别使用 Ctrl+Z 和 Ctrl+Y。
建议在导入 CAD、批量修复、重新网格和第三方求解前先保存工程。外部求解结果应与工程文件放在同一项目目录或明确的结果目录中，便于迁移和归档。

3.2 工程数据内容

工程可包含：
  • 点、折线、材料区域和三维表面；
  • 材料及本构参数；
  • 二维有限元节点、单元、分组和材料号；
  • 水位线、弱层、结构面、锚杆、土钉和支护属性；
  • 位移/渗流边界、点荷载、线荷载、面荷载和体荷载；
  • 极限平衡搜索设置、自定义滑面和限制范围；
  • 施工阶段、求解设置和结果集。

4. 二维几何建模

4.1 区域

“绘制 → 区域”或“几何 → 添加外部边界”用于创建闭合材料区域。依次点击边界点，按界面提示结束。区域应满足：
  • 至少三个不同顶点；
  • 无自相交、无零长度边；
  • 与相邻区域共边时使用一致节点；
  • 不与其它材料区域发生面积重叠；
  • 已分配有效材料。

4.2 拆分区域与材料边界

“拆分区域”或“添加材料边界”在现有区域中绘制地层界线，并将父区域拆成多个闭合子区域。拆分线的两端应落在父区域边界或已节点化的共享边界上。程序会保留共享边，避免视觉上相接但拓扑上悬空。

4.3 点和几何编辑

“绘制 → 点”添加独立点。模型对象可在画布或模型树中选中，通过属性面板修改。“几何 → 编辑”提供：
  • 删除选中边界或对象；
  • 按给定偏移移动整个模型；
  • 将模型移动到原点。
移动操作会同步更新相关几何坐标，适合处理大地理坐标带来的显示或第三方软件精度问题。

4.4 水位线

“添加水位线”绘制地下水位折线。水位线用于：
  • 极限平衡条块孔压；
  • iGeoLab 有限元静水孔压初始化；
  • GeoStudio、Slide2 和 RS2 交换；
  • 结果图中的水位参考显示。
一条有效水位线至少包含两个点。建议覆盖整个分析区域的水平范围，避免局部区段无法插值。

4.5 弱层与结构面

“添加弱层 / 结构面”创建具有独立强度参数的线性地质要素。它可参与极限平衡滑面约束；在 RS2 原生强度折减导出中，网格贴合的结构面可转为界面单元。用于 RS2 时，结构面必须沿 TRI3/TRI6 网格边完整离散，并将网格分隔为两个连续侧面。

4.6 材料表和标签

“草图”菜单控制材料表/图例和区域材料标签。开关只影响显示，不改变区域材料赋值。

5. CAD/DWG 导入与问题几何修复

5.1 单文件导入

入口：“文件 → 导入 → 导入 DXF/DWG”。
导入器读取 LINE、LWPOLYLINE、POLYLINE、ARC、CIRCLE、ELLIPSE、SPLINE，以及可解析的AutoCAD REGION/ACIS 面域。导入前执行图层、单位、坐标、实体类型和闭合性诊断；导入后生成可编辑的 iGeoLab 区域与线。
典型检查包括：
  • 重复线、反向重复线和零长度边；
  • 小缝隙、端点未吸附、T 形交点未节点化；
  • 自交、重叠、孔洞和多组件区域；
  • 多段 SPLINE 组成但尚未连接的地层线；
  • 仅视觉闭合、实际端点不闭合的多段线；
  • 超大坐标、异常 Z 值、单位不明确；
  • 图框、图例、文字辅助线等非建模图层；
  • AutoCAD REGION 的 SAT/SAB 几何；
  • GeoStudio 有效数字量化后产生的重叠或退化。

5.2 自动修复原则

自动修复只执行可验证的几何变换。每次修复后重新进行闭合、面积守恒、区域 owner、重叠、残段和 DXF 序列化回读检查。不能证明安全的情况标记为“未通过安全检查”，不会伪装成成功。
5.3 批量导入问题几何并修复
入口：“文件 → 导入 → 批量导入问题几何并修复”。
操作步骤：

1. 选择包含 DXF/DWG 的源文件夹。

2. 选择独立输出文件夹，避免覆盖原图。

3. 设置是否包含子文件夹、是否跳过同版本已验证文件、并发任务数和单文件超时。

4. 在“修复参数”中设置模式、曲线误差、GeoStudio 有效数字和地层构面选项。

5. 开始处理并观察每个文件的状态、区域数、耗时、警告和错误。

6. 完成后打开输出目录和单文件报告进行复核。

批处理具有以下保护：
文件间隔离，一个文件失败不终止其它任务；
超时终止与可响应取消；
修复引擎版本参与缓存指纹，规则升级后自动失效旧缓存；
每个输出文件附带机器可读报告和经验版本；
“已修复”必须通过完整回读，“未通过安全检查”需要查看报告；
DWG 需要本机可用的转换环境。

5.4 从等高线生成剖面

选择等高线图层并绘制剖面线后，程序对高程进行插值采样，生成地表剖面和闭合区域。预览中可显示或隐藏任意 DXF 图层。当前功能适合地表剖面；分层剖面还需地层等高线、钻孔或其它地层数据源。

5.5 三维模型导入

“导入三维模型”用于读取支持的三维几何/地质模型，并为查看、剖切或后续二维分析准备数据。具体可用格式取决于安装的几何转换组件。

6. 材料库与岩土计算实验室

6.1 材料管理

材料库支持新建、编辑、删除和区域赋值。常用字段包括材料名称、颜色、重度、本构模型和模型参数。二维边坡的常用摩尔-库伦参数包括弹性模量、泊松比、黏聚力、摩擦角、剪胀角和抗拉强度。
区域赋材方式：
  • 在材料库选中材料后使用“赋给选中面域”；
  • 在属性面板修改区域的材料；
  • CAD/GeoStudio/Slide2 导入时按图层或源材料映射。

6.2 岩土计算实验室

入口：“属性 → 岩土计算实验室”。
该窗口用于材料试验数据管理、参数处理和本构标定。根据安装模块可使用三轴、直剪、固结、渗透、颗粒分析、液塑限、击实、SWCC、CPT 解译等工具。计算得到的材料参数可写入项目材料库，再用于极限平衡、有限元或第三方软件导出。
“旧实验室”保留早期材料库/本构标定入口，便于已有工作流过渡。

7. 极限平衡分析

7.1 进入极限平衡工作流

点击“极限平衡”标签。画布显示材料区域、水位、弱层、支护、滑面限制与搜索对象；有限元网格和位移边界不会作为本工作流的操作工具显示。

7.2 项目设置

“分析 → 项目设置”配置分析方法、搜索方式、计算精度和相关全局参数。计算前应确认：
  • 外部边界和材料区域闭合；
  • 每个区域已赋材料；
  • 水位和弱层位置合理；
  • 支护属性和间距完整；
  • 搜索范围覆盖可能滑动区域。

7.3 滑面搜索

可用入口包括：
  • 进入和退出：在坡面上定义滑面进入区与退出区；
  • 搜索网格：定义圆心/搜索控制网格；
  • 添加滑动面：手工绘制待验算滑面；
  • 滑面限制：定义、移动或恢复搜索限制。
自动进入—退出范围根据材料区域的外露上边界和坡向生成，并避免两段范围重叠。滑动方向根据坡面两侧高程自动判定，也允许由工程设置覆盖。

7.4 运行与结果

“分析 → 运行 LEM 边坡”或 Ctrl+R 启动计算。完成后进入“结果”工作流，可查看：
  • 临界滑面与安全系数；
  • 候选滑面分布；
  • 条块划分和条块受力/应力信息；
  • 不同方法或场景的结果对比；
  • 结果图和报告数据。
结果视图与建模视图分离。回到建模工作流后不会继续显示安全系数云图或结果叠加层。

8. 有限元强度折减分析

8.1 当前支持范围

当前重点支持二维平面应变条件下的有限元强度折减分析。可使用 iGeoLab 原生求解流程，也可生成 RS2 原生模型并调用 RS2 API。渗流分析和基础沉降入口仍标记为待完善，不应作为已完成生产功能使用。

8.2 网格划分

入口：“有限元 → 网格划分”。
可设置目标网格尺寸和单元类型。无网格时，RS2 原生导出也可自动生成 TRI3 网格。网格生成后应检查：
  • 材料区域是否都有单元；
  • 相邻区域是否共享节点；
  • 节理是否沿网格边离散；
  • 节点和单元编号是否连续有效；
  • 单元材料号是否完整。

8.3 边界条件

“有限元 → 边界条件”用于按分组或节点设置位移约束。“交互选取边界”允许在画布上点选边或节点并通过右键菜单指派 X/Y 约束。未显式设置机械边界时，适配器可给标准边坡添加底部固定和两侧水平约束，并在导出警告中说明。

8.4 荷载

“荷载”菜单提供分布荷载和线荷载入口；工程模型也支持点荷载。荷载可设置大小、方向、起止值和作用位置。RS2 原生强度折减导出当前支持：
  • 节点荷载写入 forces；
  • 与模型外边界网格边贴合的线性分布荷载写入 tractions；
  • 荷载无法匹配网格时阻止导出并给出重网格提示。

8.5 孔隙水压力

有限元适配器优先使用渗流水头边界计算得到的节点孔压；没有渗流边界时，根据项目水位线计算静水孔压。RS2 原生导出把所有有限元节点孔压写入 pore pressure，节理两侧复制节点获得相同初始孔压。

8.6 节理界面

标记为 joint、structural_plane 或 weak_layer 的折线可输出为 RS2 界面单元。导出器：

1. 检查节理是否完整覆盖内部 TRI3/TRI6 网格边；

2. 沿节理切断单元邻接关系；

3. 自动复制节理两侧节点；

4. 生成线性或二次 joint element；

5. 写入法向/切向刚度、强度、残余强度和 SSR 开关；

6. 校验所有节理节点和材料引用。

内部终止且不能把网格分成两个连续侧面的节理暂不自动降级；程序会明确提示调整节理或网格。

8.7 iGeoLab 强度折减求解

“有限元 → 强度折减求解”配置并运行原生有限元 SRM。求解完成后进入“结果”标签查看云图、SRF 曲线、试算表和诊断。求解对话框不再放置重复结果标签。

8.8 施工阶段

“分步开挖序列”用于编辑施工阶段对象、激活/冻结内容和阶段参数。iGeoLab 工程可保存多阶段数据；当前 RS2 原生强度折减写入器只接受单阶段，多阶段工程会停止导出而不是静默合并。

8.9 有限元结果

“结果查看”或“结果”工作流可显示：
  • 位移分量与位移模；
  • 应力、剪应力、主应力等字段；
  • 孔隙水压力；
  • 塑性应变/塑性区；
  • 强度折减系数与迭代记录；
  • 变形网格、等值线、颜色图例和结果范围。

9. RS2 原生模型与 API

9.1 两类 RS2 工作方式

有限元菜单下的 RS2 子菜单提供：

1. 由当前 iGeoLab 工程直接生成 RS2 原生 `.fea/.fez`；

2. 生成后直接调用 RS2Scripting 求解，再读取 Interpret 结果；

3. 对已有 RS2 模型执行单文件求解；

4. 对多个 RS2 文件执行批量运算。

原生建模流程不再生成 DXF 中间文件。DXF 交换器仅作为旧项目兼容工具。

9.2 原生 FEZ 包含内容

当前强度折减原生写入包含：
  • 项目标题、单位、平面应变和单阶段设置；
  • 强度折减开关与模板中兼容的控制参数；
  • 材料区域外边界、内部材料边界和材料种子；
  • TRI3、TRI6、QUAD4、QUAD8 连续体单元；
  • 摩尔-库伦材料；
  • X/Y 位移约束；
  • 节点荷载和外边界分布荷载；
  • 水位/渗流得到的节点孔压；
  • 网格贴合的 TRI3/TRI6 节理界面；
  • .p2m 工具/项目摘要；
  • 写出前交叉引用检查和 FEZ 打包回读。
锚杆、桩等结构单元和多施工阶段尚未原生写入。遇到这些要素时导出会停止并列出原因，不会生成缺要素模型。

9.3 模板设置

“有限元 → RS2 → API 设置与环境检查”可设置：
  • Modeler/Interpret 主机与端口；
  • RS2 程序或脚本环境；
  • 原生 FEA/FEZ 模板；
  • 超时、并发和结果读取选项。
模板留空时自动查找本机 Rocscience 示例模型。也可指定由目标 RS2 版本保存的完整.fea/.fez，以复用该版本的必需字段。程序检查 ZIP 中央目录、内部 FEA、版本和关键段。被截断或未完整复制的 FEZ 会被拒绝，并提示重新在 RS2 中另存为。

9.4 生成并求解当前模型

入口：“有限元 → RS2 → 生成并求解当前 iGeoLab 模型”。
完整流程：

  1. 检查二维工程、材料、网格、边界、荷载、孔压、节理和阶段；

  2. 生成原生 FEZ；

  3. 回读检查节点、单元、材料、边界、荷载、孔压和节理数量；

  4. 连接 RS2 Modeler API，无界面打开模型并执行计算；

  5. 连接 Interpret API，读取阶段、网格和可用结果字段；

  6. 将结果转换成 iGeoLab 结果集；

  7. 自动进入“结果”工作流显示。

9.5 单文件与批量运算
“求解 RS2 模型”选择一个或多个现有模型执行计算。“批量运算”提供队列、并发、状态、耗时、错误和取消控制。批量任务只处理用户选择的模型，不改写 iGeoLab 当前几何。

9.6 环境检查

“检查 RS2Scripting 环境”只检测 Python 包、端口和配置，不启动 RS2 图形界面。目标机器需要安装受支持的 RS2 版本和官方 RS2Scripting，并满足 Rocscience 许可要求。

10. GeoStudio 集成

10.1 导入与导出

可导入 .gsz 工程，也可把当前材料区域、水位、材料和边坡搜索设置导出为 GeoStudio工程。导出器对点号连续性、闭合区域、材料引用和边界进行完整性校验。

10.2 边坡方向与搜索范围

导出 SLOPE/W 时，根据外露坡面两端高程判断滑动方向；进入和退出范围沿实际外露上边界自动选取，并保证两段不重叠。复杂几何仍可在项目设置中手动覆盖。

10.3 求解与批处理

“运行 GeoStudio 求解器”：调用配置的求解环境。
“GSI API 快速求解（预估）”：用于相应 API 流程。
“GeoCmd 批处理工具”：批量组织和执行 GeoStudio 命令。
“边坡自动化分析（CAD→报告）”：串联 CAD、修复、建模、求解和报告。

10.4 报告与敏感性

可从当前工程或已有 .gsz 生成 Word、PDF、HTML 计算书。敏感性分析入口用于组织黏聚力/摩擦角参数组合并生成热力图。脚本运行器用于可复现的 GeoStudio 自动化。

11. Rocscience Slide2 集成

支持：
  • 导入 .slmd/.sli；
  • 导出当前边坡为 .sli；
  • CAD 自动转换为 Slide2；
  • 调用已配置的 Slide 求解器；
  • 从项目结果生成 Word、PDF 或 HTML 计算书。
导出时转换材料区域、水位、弱层、支护和搜索参数。与 RS2 原生强度折减不同，Slide2属于极限平衡工作流。

12. PLAXIS 集成

支持导入 PLAXIS 2D 命令日志 .p2dxlog，以及把当前工程组织为 PLAXIS 命令脚本。“发送到 PLAXIS”当前含义是导出可审查、可再次执行的命令流，不是直接写入 PLAXIS二进制工程。导出后应在目标 PLAXIS 版本中检查材料模型、单位和阶段。

13. 荷载与支护

13.1 荷载

可添加分布荷载和线荷载，并在工程模型中保存作用范围、方向、起止值和激活状态。点荷载可通过节点目标或坐标映射。不同求解器支持范围不同，导出器会在无法无损映射时提示，而不会忽略。

13.2 支护属性

“定义支护属性”集中设置锚杆、土钉、土工合成材料、桩、微型桩等属性，包括承载力、间距、锚固段、界面参数和折减系数。可添加单根支护或支护模式，再把属性分配给选中对象。

13.3 专项设计入口

“挡土墙设计”和“支护体系设计”提供专项窗口。其数据应与主工程材料、荷载和工况保持一致。RS2 原生写入器暂不输出锚杆/桩，含这些有限元结构要素时会停止导出。

14. 结果可视化与报告

结果工作流统一承载极限平衡和有限元结果。进入结果时，工具栏根据结果类型切换；不会同时显示两套互不相关的结果功能。
常用操作包括：
  • 选择分析、施工阶段或强度折减步；
  • 选择结果字段；
  • 调整颜色范围、图例、变形倍率和叠加图层；
  • 查看临界滑面、条块、网格、云图和曲线；
  • 查看收敛状态、警告和试算记录；
  • 导出图片、表格和计算报告。
报告生成遵循当前结果与工程快照。生成前应确认材料名称、单位、分析方法、结果阶段和工程元数据。

15. 脚本、宏与可复现操作

15.1 命令流

底部命令输入区可输入 app.* / geo.* 命令并执行，历史可再次调用。建模操作能够形成命令流，便于复现、审查和批量修改。

15.2 实时脚本预览

“视图 → 实时脚本预览”或 F7 打开记录面板。录制默认关闭；底部状态栏不再常驻重复的 REC 按钮。

15.3 宏

“工具 → 录制宏”开始记录操作，“工具 → 回放宏”执行已保存宏。快捷键：
  • 录制宏：Ctrl+Shift+R
  • 回放宏：Ctrl+Shift+P
宏适合重复界面操作；Python 脚本适合参数化建模、循环任务和结果处理。

15.4 Python 与远程控制

  • Python 控制台（F8）：交互执行脚本。
  • 脚本编辑器：编写和保存完整脚本。
  • 导出命令流脚本：把可记录操作输出为脚本文件。
  • 远程脚本服务器（F11）：供外部程序连接已启动的 iGeoLab 会话。

16. AI 辅助与工程诊断

  • AI 建模助手（F12）：辅助组织建模步骤和操作。
  • 参数建议与规范检索（F10）：查询材料参数范围和规范资料。
  • 建模向导（F9）：按典型工程类型分步创建模型。
  • 模型诊断（F6）：检查几何、材料、网格、边界和求解准备状态。
AI 与参数建议属于辅助信息。工程采用值、计算模型和最终结论仍需由具备资质的工程师复核。

17. 常用快捷键

快捷键功能
Ctrl+N新建工程
Ctrl+O打开工程
Ctrl+S保存
Ctrl+Shift+S另存为
Ctrl+Z / Ctrl+Y撤销 / 重做
Ctrl+E导出几何
Ctrl+R运行极限平衡
Ctrl+M有限元强度折减
Ctrl+1 / Ctrl+2 / Ctrl+3外部边界 / 材料边界 / 水位线
F4脚本建模
F5后处理面板
F6模型诊断
F7实时脚本预览
F8Python 控制台
F9建模向导
F10参数建议与规范检索
F11远程脚本服务器
F12AI 建模助手

18. 推荐工作流程

18.1 CAD 至极限平衡

1. 导入 CAD 或先批量修复问题几何。
2. 检查所有材料区域、共享地层线和水位。
3. 创建/导入材料并赋给区域。
4. 切换“极限平衡”，设置方法、滑面搜索和限制。
5. 添加支护并检查间距与属性。
6. 运行计算。
7. 在“结果”中复核临界滑面和安全系数。
8. 导出 GeoStudio/Slide2 交叉验证或生成报告。

18.2 iGeoLab 至 RS2 强度折减

1. 完成二维材料区域和材料参数。

2. 添加水位、荷载和需要的结构面。

3. 切换“有限元”并划分网格。

4. 确保结构面沿网格边离散。

5. 设置位移边界。

6. 在 RS2 API 设置中检查模板、端口和 RS2Scripting。

7. 选择“生成并求解当前 iGeoLab 模型”。

8. 检查导出摘要中的节点、单元、材料、边界、荷载、孔压和节理数量。

9. 求解完成后在“结果”中查看 RS2 回读字段。

18.3 批量 CAD 治理

  1. 复制源文件到只读备份目录。

  2. 选择独立输出目录。

  3. 首轮使用默认自动模式和较低并发。

  4. 查看“未通过安全检查”和“处理失败”的单文件报告。

  5. 对修复文件在 iGeoLab 中逐区显示检查。

  6. 对目标为 GeoStudio 的文件再执行 GeoStudio 导入验证。

19. 状态与限制

功能当前状态
二维区域、水位、弱层、材料、荷载建模可用
CAD/DWG 问题几何单文件与批量修复可用；DWG 依赖转换环境
极限平衡建模、搜索、求解与结果工作流可用
iGeoLab 二维有限元强度折减可用
RS2 原生单阶段强度折减 FEZ可用；需完整版本模板
RS2 API 求解与结果回读可用；目标机需 RS2Scripting 和许可
RS2 节点荷载、边界分布荷载、孔压、贴合节理已写入并进行交叉引用验证
RS2 锚杆/桩与多施工阶段原生写入暂不支持，明确阻止导出
GeoStudio/Slide2 导入导出与报告可用
PLAXIS 命令脚本交换可用
有限元渗流、基础沉降、地震动力菜单入口待完善


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