确定正确的数值模拟方法
数值模型
各种数值方法可用于分析土壤类型和结构的行为，如挡土墙、堤防和桥梁。在创建地球系统数值模型时，需要考虑的关键因素包括识别感兴趣的行为，建立稳健的数据模型，选择和校准本构模型，以及确定解释结果的程序。
数值模拟在岩土工程中的应用通过改进工程设计和降低风险不断证明其益处。虽然数值模拟在预测系统和结构的行为方面非常有帮助，但选择和检查错误的参数可能导致不合适的系统表示和解释。采用有关土壤性质的适用假设和/或适当的地下水流动模型可以确保结果充分代表结构的稳定性和沉降。
工程学界教授的一个著名的例子是1940年塔科马大桥倒塌，部分原因是风荷载建模不充分。随着当今建模方法和技术的进步，这种崩溃的威胁可以显著减轻或消除。
不同的方法
由于岩土工程师目前可以使用各种工具来评估地面和结构行为，因此越来越有必要考虑各种方法的优缺点，这些方法可用于开发模型并分析其结果。
系统表示可以采用多种方法，每种方法都有自己的优点和注意事项:
- 有限元分析(FEA)对于复杂的几何形状和非线性材料是一种有用的方法，但可能是计算密集型的，需要高水平的专业知识。
- 有限差分法(FDM)被认为是比有限元分析更简单和方便，但仅限于规则几何和线性材料。
- 边界元法(BEM)在处理大表面积的问题时是有效的，但精度可能不如有限元分析或FDM。
- 离散元法(DEM)是模拟颗粒材料行为的一种有用的方法。然而，它也可能是计算密集型的，需要专门的软件。
岩土工程数值模拟中常见的错误包括忽略考虑土壤的变异性，低估边界条件的重要性，以及使用不充分或不正确的本构模型来分析土壤条件。
通过仔细考虑所选模型的假设和局限性，用现场数据验证模型，并利用适当的软件和建模技术，可以对结果进行限定和检查。
为什么数值模拟很重要
如果考虑到有效的数值模型，一些岩土工程项目可能会看到更积极的结果。在2014年不列颠哥伦比亚省波利山尾矿坝坍塌之后，一个独立小组得出结论，大坝的决口是由于堤坝基础的失败，其设计没有充分考虑到基础的复杂性。在进行法医调查后，该小组建议采用最佳适用做法(BAP)，如先进的岩土分析工具，包括数值模拟，以评估尾矿坝及其基础，以便将来可以防止类似事件的发生。
数值模拟也被归功于许多知名项目的成功。连接爱德华王子岛(Prince Edward Island)和加拿大新不伦瑞克省(New Brunswick)的联邦大桥(Confederation Bridge)长12.9公里，被誉为工程奇迹。在桥梁的设计和施工阶段，广泛使用数值方法来模拟土壤的行为，并测量结构在各种荷载和环境条件下的稳定性。建模使团队能够优化桥墩和桥台的设计，并评估结构在常见和极端交通情景下的稳定性。数值模拟对保证桥梁的安全可靠运行具有重要意义。联邦大桥自1997年通车以来一直在持续运营。
在接下来的五年里，岩土工程建模的进步可能包括软件和硬件能力的改进，遥感和其他来源的数据的集成，以及人工智能和机器学习算法的结合，以提高模型的准确性和效率。此外，岩土工程项目对可持续性和弹性的日益重视无疑需要新的建模方法和技术。
Hatch的动态地球解决方案(DES)实践通过获取最新建模方法和应用程序的知识，不断完善其数值建模专业知识和敏锐度。联系我们看看我们能怎么帮你。
乔治Kassab
初级工程师，岩土工程，动力地球解决方案(DES)
他是哈奇蒙特利尔办公室的工程师。他在montracimal理工学院获得岩土工程硕士学位。作为Hatch动态地球解决方案实践的一部分，他的职责包括准备岩土工程调查活动，并使用数值模拟、沉降、边坡稳定性和渗流分析进行岩土工程研究的分析和设计。乔治还监督了堤防修复工程和调查活动的建设。