三维软件的优越性可不是“中看不中用”，比如一个公路高边坡稳定性分析，明明可以二维就可以，你偏要用三维软件将二维模型拉伸成假三维，计算结果想都不用想，和二维有限元软件对比也好，和极限平衡法软件对比也好，肯定几乎一样，因为本质都没有改变，都属于平面应变问题。但如果是一个坡面起伏不定的斜坡或者滑坡，三维软件的优越性就体现出来了，首先采用三维模型进行强度折减法计算，确定位移最大的断面，再采用极限平衡法进行细部设计，这是防止地勘选取的剖面未在最不利位置时的校核，但一般情况下不会出现这样的情况，所以三维地质模型在这种时候基本都是一个可看可复核的“花瓶”，汇报好看，但实际还是用的二维来进行细部设计的，打个比方，二维选取的主剖面处置后稳定系数小于三维模型处置后的总体稳定系数，你是采用哪个？大家不是一直说三维模型的优越性就在于抗滑桩间距我不是换算，我还考虑了桩间土拱效应了，这就是一个安全心态，当咨询时让别人胆大，自己设计时恨不得再加一排抗滑桩。所以实际工程中，滑坡和高边坡采用二维法进行设计是效率最高也是可信度（对自己来说，稳定系数越低大家越心安）最高。
唯一要进行转换思维的我认为就是暴雨工况的稳定系数计算了，现在大家确实都是简单暴力，也没做试验，地勘有时候也不懂，瞎折减一通，天然工况和暴雨工况稳定系数能差0.5以上，这是肯定不会出现的事情，翻看任何一本规范，天然工况和暴雨工况一般就差0.1，而且规范条文说明写的也很明确，天然工况为主，其他不利工况为校核。同时，大部分设计院的同仁计算暴雨工况都是采用全饱和参数，第一是刚提到的没有做试验的经验性折减，第二是这种取法肯定是太过保守，我认为必须要考虑非饱和土入渗，在暴雨重现期内所出现过的最大降雨强度也是非常好得到，非饱和土入渗有两种情况，第一种是当土体的渗透系数大于降雨强度时正常输入，第二种就是当土体的渗透系数小于降雨强度时，可以在坡面直接施加一个0.01m的水头，而我习惯性选择第二种，一是我比较懒，二是大部分暴雨重现期内的持续降雨肯定会形成坡面径流，所以我就不查项目区的降雨强度了，直接在坡面直接施加一个0.01m的水头，如果这也全饱和，那也没必要，那么有限元软件真是在工程界可以取掉了，非饱和渗流必须采用有限元进行分析，但稳定性分析时可以和极限平衡法耦合也可以和有限元、拉格朗日元耦合，看个人喜好了。如下图所示，一个简单的示例。
图 稳态水力条件设置，实例边坡地下水位深，土体干燥
图 瞬态水力条件设置，坡面为0.01m水头，路面为不透水边界
图 天然边坡（有限元与极限平衡法耦合）
图 暴雨工况下0.5天边坡稳定性（有限元与极限平衡法耦合）
图 暴雨工况下1天边坡稳定性（有限元与极限平衡法耦合）
接下来要接着谈三维模型了，我认为岸坡稳定性分析选取三维模型还是非常必要的，近些年，由于桥梁岸坡稳定性导致的设计变更在逐年攀升，在占地有限、绿色公路等前提要求下，桥梁岸坡稳定性问题越来越受到建设单位与施工单位的重视，施工时施工便道的建设、承台开挖的坡率以及运营后的稳定性均是需要在设计阶段解决的问题，而至今在全国各公路设计院都未形成一套完整的桥梁岸坡全寿命周期稳定性分析方法，桥梁岸坡稳定性目前仍是生产分院较为忽视的点。但是岸坡稳定性分析光靠二维确实不太理想，毕竟不能像滑坡一样地勘布设多个剖面，仅仅几个桥址区钻孔给我们的基础数据太有限，我们需要做什么？我们需要评价桥址区岸坡/边坡自然工况下的稳定性、施工便道开挖后岸坡稳定性、承台边坡开挖后施工阶段的稳定性、桩基全部施打后的稳定性、公路运营阶段的稳定性，对河水水位经常升降的桥梁岸坡区域评价其水位升降前后的稳定性变化情况等，为施工阶段提供充分的施工便道修筑、边坡放坡等设计依据，所以三维模型是推荐的也是我认为必要的，拿下图举例，施工便道开挖后，二维模型就是一条线在模型中，但是在三维模型中肯定是更接近实际的。
那么地震工况呢？我毕业论文就是用FLAC3D做的地震边坡稳定性分析，当时还是3.0，发展到现在7.0了，我今天倒腾了一下午发现，现在竟然动力开启后不能进行强度折减法，需要先在地震波输入后算上一波（比如10秒钟），然后再关闭动力系统，再强度折减法，这样结果明显就是有问题的，理论上也说不通，当然非线性动力我好久没碰过了，也许有同仁知道怎么解决了，如果有的话不吝赐教，但是这里我想说对于工程来说，规范中地震工况下边坡的安全系数要求都是在拟静力法前提下，如果你采用地震波输入，稳定系数肯定要比拟静力法得到的结果要大，那么安全系数要求是否要提高？这也是规范没有详细论述的部分，所以我们不应触碰规范，同时也应结合实际，仍然采用拟静力法做，怎么做？（这里我仅是针对岸坡模型来说，因为岸坡模型已经采用三维做了天然工况分析，不可能地震工况采用二维来算，所以为了保证一致性所以告诉大家一个方法）。我们不开动力系统，根据规范计算公式，确定模型的水平和竖向地震力，G是取整个模型的重力，然后list出我们划分了多少个zone。比如我下面这个模型，有18223个zone（单元），通过下面规范式算出水平地震力为18000000 N，那么我们采用zone apply命令对每个zone施加18000000 /18223*1.3（1.3为重要性系数）=1284.1N，计算后对比发现，天然工况下为1.14，施加地震力后为1.02，采用极限平衡法软件校核，几乎无差，这说明这种方法是有效且效率极高的，完美的解决了三维边坡模型的地震工况计算问题！
计算我认为只要你对原理清晰，选什么软件差距不大，比如岸坡，你采用二维模型也一样能得到和三维几乎相同的结果，就看桥梁桩基你是怎么定义的，本构模型怎么选取的问题了。现在我已经过了对软件极致要求的年纪了，只要方法实用，符合规范要求和思路，并且自己对所取的参数能够拍胸口，那么我认为你的计算结果八成都不需要看，但是现在多数人还是参数一顿乱取，得不到自己想要的结果就认为是软件的问题，这是不推荐的。当然，我还是希望我们对自己有点高要求，毕竟现在智能化如此发达，一个项目咱做几个像样的地质模型汇报也比较自豪撒，但是不能忘记一点，就是不能为了算而算！今天的总结如下：
（1）边坡滑坡没必要采用三维模型计算，但可以作为展示，作为主剖面计算结果的校核；
（2）暴雨工况建议考虑非饱和土渗流，参数其实输的并不多，渗透系数、含水率、孔隙率这些土工试验都有，就算没有也就是渗透系数，但都和经验值差不了多少；
（3）桥梁岸坡稳定性建议采用三维模型计算，地震工况基于规范自己编写拟静力法命令流，结果很完美！
今天写的有点多了，我们下次再见！
联系客服
