数值分析方法在岩土工程中的应用

数值分析方法在岩土工程中的应用前言岩土的非均匀性与不连续性引起了岩土试样散体力学理论、连续介质理论、损伤断裂理论 图1自然岩土等进行理论研究，没有形成完整、实用、独立以及离散单元法，近年来在岩土工程中的应用方面有了较大的发展。几种常用的数值分析方法岩土工程数值分析方法的发展几种常用岩土工程数值分析方法有限单元法在岩土工程中的应用1内外许多专家学者都用此方法进行了相应地分析研究。图2 Abaqus模拟边坡塑性区云图的综合属性。与模型实验法相比，有限元法能考虑更为复杂的地层条件。目前国内许多学者通过有限单元法模拟了隧道开挖造成地表的沉降、建筑物的影响与土层、隧道埋深、断面形态、结构类型之间的关系；不同隧道施工方法对建筑结构的整体性、稳定性的影响等。在土-结构相互作用方面，利用有限元软件不仅可以得到静力条件下结构的受力与变形，而且可以得出动力条件下土与结构的受力和变形特性之间的影响规律。国内有很多的学者在做这方面的研究工作，尤其是以动荷载下土-结构的相互作用最为火热，这为实际工程振动与地震工况下结构的受力分析提供了有利指导。图3有限元模拟隧道施工位移云图图4车站结构有限元元模型2有限差分法在岩土工程中的应用有限差分发的基本思想是将待解决问题的基本方程和边界条件近似地用差分方程来表前在国际上比较常用的软件FLAC以及FLAC3D就是基于有限差分法原理基加固等等在内的诸多相关工程建稳定与加固分析和滑坡变形与稳定分析；隧道及地下洞室(群)围岩稳定 图5FLAC建立的三维模型图ft等。具体来说，在基础工程方面，刘建华等利用FlAC3D,模拟了在流动土体下基坑开挖过程中工程桩的响应特点。在隧道及地下工程方面,严绍洋等采用有限差分软件FLAC3D流体结构耦合模块对隧道开挖渗流场进行了有限差分法分析，揭示了在饱和水条件下,隧道开挖过程中渗流场的分布分别从围岩和衬砌的应力、加速度、及位移方面探讨了两种减震措施的效果。在边坡工程方面,李海蒙等采用极限平衡法和有限差分法对某矿ft边坡滑坡分析及综合治理技术进行了分析。宋卫东等采用极限平衡理论和有限差分数值模拟两种方法,对深凹露天的大冶铁矿开采过程中的边坡稳定性进行了分析,从开挖卸荷引起的边坡岩体应力、位移和塑性区变化规律入手,对最终边坡的整体稳定性进行计算分析。当然，在边坡工程研究的另一方面，国内不少学者通过结合振动台试图6振动台边坡数值模型图 验和FLAC3D软件数值模拟对比分析研究了地震作用下反倾层状岩质边坡均质和层状结构边坡及顺层均质岩质边坡以及支结构的动力响应规律。3离散元法在岩土工程中的应用离散单元法是一种专门用于解决不连续介质问题的数值模拟方法1971年康德尔首次提出离散元到了广泛的应用。

图7离散元颗粒图在采矿、地下开挖和隧道工程中，节理岩体中的各种地下结构，如矿ft图8离散元边坡模型图边界元法在岩土工程中的应用4马天寿等用边界元法对页岩地层井眼坍塌问题进行了分析并得出弹性模量各向异性。图9边界元法解出的井周应力分布图模糊性、随机性和各种不确定性，因此，非确定性数值分析方法也有长足的进展。三岩土工程数值分析方法思考与展望随着数值分析方法在岩土工程中的应用越来越广泛现有的数值分析软件作为数值方法理论的载体，仍然存在着一些不足。当前国内Abaqus等都是针对混凝土、金属等人工非线性，要获得分析解决方案仍然很困难。有待提高，并且部分数值分析人员，过分追求新的理论，而忽略实际应用。5耦合，相信在未来会做的更好。四结语

图10离散元-有限元模型图值分析方法在岩土工程中的运用也会越来越精确与广泛，表现如下：（１）随着计算机技术的日益发展和岩土理论的完善素都会逐渐消失，为数值方法在岩土工程中应用打下基础；续介质发展，各种方法的相互耦合等，为其在岩土工程中的应用起促进作用；岩土工程领域的进一步发展；准确性较好，是解决岩土工程问题的有效工具之一。参考文献刘志强,冯佰研,刘华伟,牛传星.数值方法在岩土工程中的应用与发展 [J].江西材,2015(20):234+236.彭岩岩,刘宇航,王天佐,杜伟,郑质彬.数值模拟实验在岩土工程中的应用与展望[J].),2018,38(02):39-44.[J],2021(02):67-68+71.[J],2006(12):39-61+112.,2021,35(03):380-384.6[6]贾立夫.基于ABAQUS的某大桥桩基施工对邻近地铁隧道的影响研究[6]贾立夫.基于ABAQUS的某大桥桩基施工对邻近地铁隧道的影响研究程,2020,45(04):147-151.[J].张季,谭灿星,叶国涛,巴振宁,梁建文.SV波超临界角斜入射时层状地基地震动输入在ABAQUS中的实现[J].工程力学,2021,38(04):200-210.常海锋.浅谈FLAC3D[J].四川建材,2020,46(05):51-52.FLAC3D[J].沈阳工业大学学报,2016,38(01):91-96.张沫.基于FLAC3D[D]学,2016.王卫华,李夕兵.离散元法及其在岩土工程中的应用综述[J].岩土工程技术,2005(04):177-181.杨朝晖,王汉斌.基于离散元强度折减法的五盂高速公路边坡稳定性分析[J].大学学报,2020,40(03):535-541.刘勇,唐瑞,白皓,王武斌.岩土堆积体休止角的室内试验与离散元数值模拟研究[J].张华,黄晚清,游宏.离散单元法在岩土工程中的应用[J].成都大学学报(自然科学版),2016,35(04):410-414.[15]吴国三.岩土工程数值模拟方法的发展[J].科技信息,2009(30):708-709.[17]彭岩岩,刘宇航,王天佐,杜伟,郑质彬.数值模拟实验在岩土工程中的应用与展望[J].绍兴文理学院学报(自然科学),2018,38(02):39-44.[17]彭岩岩,刘宇航,王天佐,杜伟,郑质彬.数值模拟实验在岩土工程中的应用与展望[J].绍兴文理学院学报(自然科学),2018,38(02):39-44