浅谈数值计算在岩土工程中的应用

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近年来，随着计算机技术及岩土工程数值计算理论的发展，数值计算在岩土工程中的应用越来越多。但同时，工程界似乎对数值模拟的态度似乎有往两个极端发展的趋势，一部分人认为数值模拟在工程设计中纯粹是忽悠；而另有一部分人似乎想以数值模拟能解决所有岩土工程中的问题。笔者在此抛砖引玉，以自身经历来谈谈对数值模拟在岩土工程领域的一些看法。

近年来，随着计算机技术及岩土工程数值计算理论的发展，数值计算在岩土工程中的应用越来越多。但同时，工程界似乎对数值模拟的态度似乎有往两个极端发展的趋势，一部分人认为数值模拟在工程设计中纯粹是忽悠；而另有一部分人似乎想以数值模拟能解决所有岩土工程中的问题。笔者在此抛砖引玉，以自身经历来谈谈对数值模拟在岩土工程领域的一些看法。 

对于认为数值模拟是忽悠的观点，笔者认为，尽管数值计算有其自身的局限性，但其仍然是岩土工程设计一个相当有用的工具。由于土体本身本构关系的复杂性及岩土工程本身边界条件难以确定、土体本身的不均匀性等问题，数值模拟要做到准确定量是相当困难的。但这不并意味着数值模拟在岩土工程设计中是没有作用。以笔者所做的一个工程为例，地表开挖对已有地铁隧道的影响程度，要求设计隧道保护方案。专家审查后建议对保护范围进行修改，而数值模拟结果标准专家方案引起的隧道位移是原有方案的百分之一百五，因此最后维持了原有设计方案。而在工程实际中，这样的例子还有很多。尤其是现在城市建设过程中，建构筑物的相互影响及保护是岩土工程设计中的一大难题，而通过有效的数值模拟工作能对方案比选工作提供有效帮助。 

而对于第二种观点，目前有很一部分设计人员想到的是，只要碰到了工程难点，就直接采用数值模拟算一把。但事实上，数值计算只是一种解决计算问题的方法，一个准确的数值模型的建立必须是在准确的物理模型的基础上的。笔者在读研期间，研究一开始就在不停考虑在数值模型中如何建模。当时导师曾说，数值计算只是你解决问题的方法，在你物理模型未能完全摸透的情况下就去进行数值模拟不可能把这个问题摸透，而在物理模型确定之后，纵使在数值模型中不能把全部问题进行模拟，但总能通过一些简化措施，把你想要抓住的主要问题模拟出来。而在后面的研究中证明了导师观点的正确性。