摘要：
岩土工程是服务于人类的重要工程项目，为保障岩土工程的建设质量和建设效率，可运用有限元分析完成对岩土工程的解读，从而推动岩土工程的施工顺利完成。然而，岩土工程有限元分析中的一些问题切实存在，影响岩土工程质量与效果。基于此，针对岩土工程有限元分析展开解读，分析存在的若干问题，旨在提升岩土工程质量，控制岩土工程风险。
关键词：
岩土工程；有限元分析；若干问题；风险
岩土工程是一种涉及诸多内容的项目类型，涉及岩土勘察、施工规划和风险处理。岩土工程可选择有限元分析的方式，完成对岩土工程的风险分析、岩土工程稳定分析等。但是，在实际岩土工程有限元分析中，一些问题是确实存在的，影响岩土工程风险和稳定分析效果，就可能会导致岩土工程安全事故的发生，亟需改进。基于此，本文对岩土工程有限元分析展开解读，分析具体存在的几点问题，具体内容如下。
1岩土工程有限元分析
岩土工程中，运用有限元法可以完成对诸多问题的处理，从而达到降低岩土工程风险的目的。（1）定义安全系数。岩土工程中，运用有限元法，可以完成安全系数的定义，再结合岩土工程的具体的破坏程度，展开调整。例如：在分析岩土工程中的滑坡工程，可选择强度贮备系数展开计算，并运用降低岩土强度达到破坏的效果，进而完成有限元的计算。（2）有限元分析原理。具体的有限元分析，主要是建立在莫尔-库仑计算方法。运用有限元分析时，需要不断降低滑坡岩土抗剪强度，直至发生结构损坏。借助破坏时间，可以得到强度贮备系数。对于地基的分析中，借助有限元分析方法，可以完成对极限荷载的分析，从而得到岩土工程的极限荷载。（3）有限元分析的优势。选择有限元分析可以具备数值分析和经典分析的全部优势，从而有效完成对岩土工程的控制，选择有限元分析方法，对于滑面位置和形状的要求不大，可以直接展开边坡安全系数计算，并得到准确的结果，还可以直接对强度贮备和画面系数进行计算，且不需要展开破坏位置的假设，从而得到有效的极限承载力。选取有限元分析可以有效的适用到复杂的岩土工程中，且具有较强的抗干扰能力。运用有限元分析中的极限有限元分析方法，可规避几何形状、边界条件和材料等问题的干扰，降低岩土工程中有限元分析的限制。总而言之，运用岩土工程有限元分析可以准确、清晰的将计算结果进行战术，具有方便和快捷的优势。
2岩土工程有限元分析中的若干问题
结合岩土工程的基本情况，可顺利展开有限元分析。但是，不可否认的是有限元分析确实存在一些问题，导致岩土工程有限元分析受到干扰，故此，详细展开岩土工程有限元问题分析。
2.1初始地应力场问题
初始地应力场问题是岩土工程有限元分析中的重要问题，需要加强对初始地应力场的解读。在对初始地应力场的获取时，可以借助实测数据反分析。还能借助实测的点位情况，完成对地应力值的测定，再运用简单回归的方式，完成对应力分量函数的获取。（1）可以选择按照地应力公式直接送往高斯点的方式进行施加。（2）选择边界施加面力荷载，内部施加自重荷载，运用计算，得到具体分布情况。两组方式存在不同特点和缺陷，其中第一种具有较高应用过程，确对下一个增量步造成影响。第二种，存在对复杂应力场描述不全面的情况，且主要以地应力分布简单岩土工程为主要应用工程。
2.2开挖荷载计算问题
开挖荷载同样是岩土有限元分析中的重要问题。其中开挖力是指挖掉的部分的单元体通过开挖界面和剩下单元之间作用力。对于开挖荷载的有限元分析中，可能会出现等效节点不清的情况，也就导致岩土工程分析效果不够理想。此外，还可以按照如下公式：按照设一公式，可以完成对开挖的等效节点力的计算，在满足高斯点给出的应力值基础上，达到提升计算精度的目的，从而完成对开挖荷载问题的处理和分析，降低偏差。
2.3渗透作用下的等效节点力计算问题
在具体的有限元分析中，需对等效节点力展开有效分析。在实际的岩土工程分析中，渗透作用对等效节点力会造成影响，这也就增加了有限元分析难度。故此，岩土工程有限元分析中，需要对渗流场进行优先计算。在具体的渗流场计算中，可以对渗流场中的任何一个单元的单位渗透率进行求解，再对被水浸润任意单元内的任一点的水头值进行计算，最后运用如下公式，可以完成对某一具体单元在渗透作用下的等效节点力，并完成对有限元分析渗透作用下的等效节点力问题的处理。
2.4材料极不均匀体问题
有限元分析中，可以规避形状和边界问题的干扰。但是，岩土工程中存在土墙混凝土心墙和坝壳料、注浆锚杆等均属于材料极不均匀体。针对材料不均匀体问题主要选择在不同介质界面之间设置接触单元的方式，完成对材料不均匀问题的处理。
2.5土体固结问题
岩土工程中，运用有限元方法，可以完成对土体固结问题的分析大师，且将土骨架的位移和孔压作为解变量。但是，由于二者之间的量级差异明显，也就会导致岩土工程有限元分析的刚度矩阵元素在数值确实存在差异，进而导致矩阵病态的情况存在。针对这类病态，可以选择通常采用归一化的方法，达到消除矩阵病态的问题。其具体的方法为：完成对方程[k軈]{x}={f軃}的变换，使y=[T-1]{x}，从而能够得到[T][k軈][T]{y}=[T]{f軃}这一变形，且可以得到[T]与[k軈]之间是同阶对角矩阵的关系，能够得到：按照这类处理方式，可以完成对岩土工程中土体固结问题的处理，解决土骨架的位移和孔压作为解变量的量级差异问题，从而保障岩土工程分析质量和分析效果，促使岩土工程分析的效果和质量提升，推动岩土工程施工质量和效果。
3提升有限元分析法计算精度的方式
为保障有限元法在岩土工程中的有效应用，需合理展开对有限元精度提升方法进行分析。具体的提升精度方法如下。（1）需要选取一个成熟可靠和功能的有限元程序，可以选择国际公认的程序，这些程序具有成熟度高和通用性强特点。（2）选择实用的岩土本构模型和强度准则，从而达到改善岩土工程计算精度的目的。（3）为保障有限元法计算质量和计算精度，需要合理展开对计算范围和网格规分的方式。结合自身计算经验达到的提升计算精度的目的。具体的岩土工程有限元分析计算时，需对适当的网格密度进行考虑，主要是因为网格划分的效果对岩土工程存在明显的影响，如果过大，必然会导致计算误差的情况产生。另外，对于部分重点部位，需要合理的展开局部加密的方式，达到提升有限元分析质量的目的。
4结束语
根据岩土工程的基本情况，分析具体岩土工程有限元分析，再对具体有限元分析作用、原理和优势进行阐述。再结合岩土工程有限元分析的特点，综合解读有限元分析的若干问题，且对其进行优化和改进。最后，根据岩土工程有限元分析方法需求，完成对有限元分析计算提升精度的措施进行解读，从而推动岩土工程有限元分析质量，进而保障岩土工程的整体质量与安全，达到规避安全隐患和质量隐患的目的。
参考文献
[1]李路涛.GPU加速的大规模岩土工程有限元计算中的迭代求解[D].北京交通大学，2012：21-22.
[2]波茨，D.M.，斯察维奇，等.岩土工程有限元分析[J].岩土力学，2010（7）：2044-2044.
作者:马路寒 单位:北京迈达斯技术有限公司
