文章來源于公眾號:悠游2019,原文鏈接:論巖土工程中的數(shù)值模擬的合理應用
自計算機問世以來,以其強大的計算能力使一些復雜的巖土工程計算、模擬通能力獲得了空前的、飛躍式的提升,使很“土”的巖土工程終于披上了較為華麗的外衣,在一定程度上增強了巖土工程的內(nèi)在素養(yǎng),豐富了人們改造自然的手段和能力。
計算機計算和模擬巖土工程的能力主要取決于計算機的計算能力、程序的編制水平和建模者自身的巖土工程素養(yǎng)。對大多數(shù)普通巖土工程者來說,計算機的計算能力是能滿足使用要求的,最多只是計算的快慢而已。而計算機應用巖土工程的核心問題是程序編制者與巖土工程建模者的具體能力素養(yǎng)。如程序編制者主要考慮其理論能力,建模者往往更多的是工程經(jīng)驗和具體參數(shù)、邊界等因素的確定。
但考慮到巖土工程的不連續(xù)性、變異性和多相性,模型邊界條件、參數(shù)選用的一定模糊性等,造成巖土工程的必須遵循理論為導向,經(jīng)驗是關鍵的處治原則。精確的計算在巖土工程中歷來基本都是參考或其中一個重要依據(jù)。一旦數(shù)值模擬脫離實際,就會淪為任意修改參數(shù)的“數(shù)字游戲”,就會成為“皇帝的新衣”,甚至得出完全相反或錯誤的結(jié)論。“天行有常,不為堯存,不為桀亡”。數(shù)值模擬的不合理性是不能改變自然坡體的天然屬性,那種完全違背基本的巖土工程理念的數(shù)值模擬,無論外表如何華麗,都將會在“實踐是檢驗真理的唯一標準”的見證下顯露原形。
巖土工程需要數(shù)值模擬,尤其是在有些特殊地段,的確具有其它方法所不可比擬的優(yōu)勢,它的出現(xiàn)大大豐富巖土工程問題的處理手段、方法。但如果科研和技術人員在沒有認真的現(xiàn)場踏勘、分析巖土體性質(zhì),缺乏相關試驗資料的基礎上,通過非常簡單而不可靠的地形測量,就給予想當然的參數(shù)和模型,進行了想當然的數(shù)值模擬,造成的后果可而知。這是不符合巖土工作者實事求是的辯證唯物主義思想的!
李廣信教授批判先射箭,后畫靶的“先箭后靶”式的數(shù)值模擬,他對那種采用不知哪來的程序+不知哪來的參數(shù)+不知哪來的基礎資料=天衣無縫的模擬是批判的。其實,這種依據(jù)假想的結(jié)論進行的數(shù)值模擬在巖土工程并不少見,有時候真是害人不淺。如果巖土工程數(shù)值模擬的模型、參數(shù)都可以做任意打扮,那數(shù)值模擬可能在巖土工程中就失去了意義。那種缺乏科學的參數(shù)選取、嚴謹?shù)慕B(tài)度,而僅依靠一臺計算機和一個打印機式的數(shù)值模擬是不能,也不應該行走于巖土江湖的。
巖土工程理論不像其它學科那么嚴密,它是一門實踐性很強的科學,一門采用概念設計理念的學科。因此,正確的理論、合理的試驗、實踐檢驗的經(jīng)驗是非常關鍵的基礎。巖土工作者應在具有豐富巖土工程理論知識的同時,加強相關試驗能力的培養(yǎng),加強嚴謹科學態(tài)度和對科學的敬畏的培養(yǎng)。巖土工程需要接近真像的數(shù)值模擬,因為數(shù)值模擬是巖土工程不可缺少的一種方法、手段,是巖土工作者攀登高峰的重要“抓手”。但巖土工程不需要華麗而虛無的所謂模擬,因為它害人不淺,往往造成攀登者或決策者“抓空”而導致跌跤,甚至是墜落。在工程實踐中,合理的數(shù)值模擬對解決工程難題具有獨特的能力,但華而不實的數(shù)值模擬也的確造成了很多、很大的工程損失或遺憾。
一個合格的巖土工程者,應是在具有一定理論的基礎上,踏踏實實、一步一個腳印在工程實踐中去積累工程經(jīng)驗。羅馬不是一日建成的,巖土工程師不是一天就成才的,知識的天地里沒有捷徑可走。實事求是,腳踏實地,切忌嘩眾取寵,正確在巖土工程應用數(shù)值模擬才是正道?茖W的道路上沒有不勞而獲,只有通過大量辛勤的努力,才有可能發(fā)現(xiàn)或接近事物的真相,巖土工程的數(shù)值模擬也莫不如此。