文章來(lái)源于公眾號(hào):悠游2019,原文鏈接:論巖土工程中的數(shù)值模擬的合理應(yīng)用
自計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái),以其強(qiáng)大的計(jì)算能力使一些復(fù)雜的巖土工程計(jì)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(qiáng)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(jì)算機(jī)計(jì)算和模擬巖土工程的能力主要取決于計(jì)算機(jī)的計(jì)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(duì)大多數(shù)普通巖土工程者來(lái)說(shuō),計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力是能滿足使用要求的,最多只是計(jì)算的快慢而已。而計(jì)算機(jī)應(yīng)用巖土工程的核心問(wèn)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(yàn)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(dǎo)向,經(jīng)驗(yàn)是關(guān)鍵的處治原則。精確的計(jì)算在巖土工程中歷來(lái)基本都是參考或其中一個(gè)重要依據(jù)。一旦數(shù)值模擬脫離實(shí)際,就會(huì)淪為任意修改參數(shù)的“數(shù)字游戲”,就會(huì)成為“皇帝的新衣”,甚至得出完全相反或錯(cuò)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(wú)論外表如何華麗,都將會(huì)在“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”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(shì),它的出現(xiàn)大大豐富巖土工程問(wèn)題的處理手段、方法。但如果科研和技術(shù)人員在沒(méi)有認(rèn)真的現(xiàn)場(chǎng)踏勘、分析巖土體性質(zhì),缺乏相關(guān)試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上,通過(guò)非常簡(jiǎn)單而不可靠的地形測(cè)量,就給予想當(dāng)然的參數(shù)和模型,進(jìn)行了想當(dāng)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(shí)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(duì)那種采用不知哪來(lái)的程序+不知哪來(lái)的參數(shù)+不知哪來(lái)的基礎(chǔ)資料=天衣無(wú)縫的模擬是批判的。其實(shí),這種依據(jù)假想的結(jié)論進(jìn)行的數(shù)值模擬在巖土工程并不少見,有時(shí)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(xué)的參數(shù)選取、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕B(tài)度,而僅依靠一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一個(gè)打印機(jī)式的數(shù)值模擬是不能,也不應(yīng)該行走于巖土江湖的。
巖土工程理論不像其它學(xué)科那么嚴(yán)密,它是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的科學(xué),一門采用概念設(shè)計(jì)理念的學(xué)科。因此,正確的理論、合理的試驗(yàn)、實(shí)踐檢驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)是非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)。巖土工作者應(yīng)在具有豐富巖土工程理論知識(shí)的同時(shí),加強(qiáng)相關(guān)試驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng),加強(qiáng)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度和對(duì)科學(xué)的敬畏的培養(yǎng)。巖土工程需要接近真像的數(shù)值模擬,因?yàn)閿?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(wú)的所謂模擬,因?yàn)樗θ瞬粶\,往往造成攀登者或決策者“抓空”而導(dǎo)致跌跤,甚至是墜落。在工程實(shí)踐中,合理的數(shù)值模擬對(duì)解決工程難題具有獨(dú)特的能力,但華而不實(shí)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(gè)合格的巖土工程者,應(yīng)是在具有一定理論的基礎(chǔ)上,踏踏實(shí)實(shí)、一步一個(gè)腳印在工程實(shí)踐中去積累工程經(jīng)驗(yàn)。羅馬不是一日建成的,巖土工程師不是一天就成才的,知識(shí)的天地里沒(méi)有捷徑可走。實(shí)事求是,腳踏實(shí)地,切忌嘩眾取寵,正確在巖土工程應(yīng)用數(shù)值模擬才是正道?茖W(xué)的道路上沒(méi)有不勞而獲,只有通過(guò)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。