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岩土工程数值分析之我见(三)

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东南西北人 发表于 2015-11-21 11:14:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
岩土工程数值分析之我见(三)
———从岩土工程师角的度理解数值分析方法在岩土工程中应用
      时隔多日,才发现这个话题还没有聊完,浏览下当初的PPT,接下去应该聊“如何增加对数值分析的信心”了。说到“信心”两个字,我现在还是心虚的。没办法,牛吹出去了,就硬着头皮上吧,抛砖引玉,各位看官多多批评指正。

        当初也是绞尽脑汁,结合自己被虐的经历,才炮制出了以下四点来:

     (1)在勘察阶段,掌握第一手资料,增强对岩土的认识。岩土体作为“上帝的材料”其性状是非常复杂的,绝非几十页勘察报告所能完全囊括进去的。况且,我曾见过所谓的教结构工程师如何快速看勘察报告的文章,人家只看文字部分的结论啊!物理力学参数汇总表都不看的!请尊重我们岩土工程师的劳动好哇。即便是有注册章的同行,我妄加揣测,有多少人“手诊”过各类地层?有多少人现场感受过流塑、软塑、可塑和硬塑?有多少人能够在现场区分全风化、强风化和中风化?所以,我觉得,如果有条件,尽量到勘察现场体现下“新鲜出炉”的你要模拟的东西,这种踩上去鞋子要陷进去的土模量取5Mpa合适吗?这种长度有30cm的柱状的、敲上去声音脆响的岩样定义强风化合适吗?这种有多组节理面的岩石用各项同性材料模拟合适吗?构造破碎带中的夹层差到什么程度?我曾经见过有勘察报告淤泥重度有提19kN/m3的,我曾经见过N63.5>100击的风化岩层不建议做持力层的,我曾见过很多有意思的,自己偷着乐不告诉你。你看到的才是值得相信的。

     (2)采用现场试验(静载、载荷板等等)验证、修正分析模型及参数。岩土体的复杂有时候只能意会不能言传的。即便某些具有十年以上岩土工程数值分析经验的分析者(比如笔者)在初始分析的时候,对参数的判断也是时常会有失误的(注意是失误不是误差),更何况很多分析经验寥寥的工程师了。不过没关系,“小测验”不及格还能在“期中考试”拉回来。我所谓的“期中考试”就是各种花样繁多的原位测试手段。比如说,一般土层的模量经验值大多能够和标贯、静力触探、动力触探、剪切波速、旁压、扁铲侧胀等建立起经验的函数关系(注意土层的适用性)。用这些函数关系校验一下初步确定的参数,看看是否“基本准确”,如果相差太大就要想想为什么了。由于这些原位试验能够针对每层土体进行,因此,分析者获得了对每层土参数校核的机会。另一类原位试验,如桩基静载试验、土层或者基岩的载荷板试验(深层或者浅层载荷板)则是对所有土层参数的“综合性”测试。例如,通过对载荷板试验的数值模拟,得到Q-S曲线,然后与载荷板试验实测数据对比,就可以验证模型参数是否可行了。就个人的经验而言,剪切波速等无损检测可用于确定岩土体的小应变模量,而扰动较大的标贯、静力触探、动力触探等宜用于确定应变量较大的E50模量。再此,我还是要强调,如果要“修正”,应该修正你确定模量的经验公式(所谓的“模式”或者“套路”),而不是直接采用“两分法”直接修改参数。

     (3)采用工程实测数据验证、修正模型及参数,积累经验,提升信心。显然,“期末考试”就是工程实测数据与分析预测值的对比了。其实,“期末考试”的成绩取决于平时的“小测验”成绩和“期中考试”成绩,事情到了这个地步,貌似已经无法挽回了。如果成绩好,固然是平时的努力,如果考不好,还是要分析原因的,今年考不好,明年争取考好。工作方法说起来很简单——“反分析”。学过最优化的同行都知道,对于单自由度问题,最优化就是求解定解方程,so easy;对于两个自由度问题,就是求解曲线的驻点,比较后选用,easy;对于N个自由度问题呢?在ZSOIL 2015年年会上,某欧洲著名咨询公司的同行介绍了某隧道开挖的数值分析,分析的结果和实测数据很接近,效果不错。同行倒也坦率,说是经过反分析后的结果,所以比较漂亮。然后我就恶意满满的问他如何反分析多自由度(不是一般的多)问题?看到他窘迫的样子,我也不好意思了,然后我说是“art”,大家都笑了。所以,不要问我如何“反分析”,让我静静,大家自己“悟”吧。

     (4)将工程师的经验、理解、判断融入数值分析。实际上,这条单独拿出来说事是不对的。在以上过程中无不需要工程师的经验、理解、判断。比如说,前述的某勘察报告淤泥重度提19kN/m3(我没说造假,可能正好里面有一块硬黏土,正好被用于测重度了,然后勘察单位本着事实就是的精神出报告了),对工程师来说,感觉到“好像有问题”,这个就是判断。比如说,模拟基坑开挖,得到的结果是坑外地表“剧烈”隆起的,感觉到“好像与实际不符”,这个也是判断。再比如说,对于砌体结构的模拟,感觉到砌体灰缝的强度要小于砌块,视作各项同性材料“好像有问题”,这个也是判断。当感觉到“有问题”的时候,实际上是个好现象,分析者所要做的就是把“有问题”继续“放大”,要寻找答案,最终消除疑问,要么说服自己,要么被别人说服。分析者做所做的每个选择,都需要分析、论证、判断。

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 楼主| 东南西北人 发表于 2015-11-21 11:19:02 | 显示全部楼层
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songjungu 发表于 2016-11-8 02:03:23 | 显示全部楼层
这种踩上去鞋子要陷进去的土模量取5Mpa合适吗....
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