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      隨著力學計算模塊的不斷完善，加華地學新版三維地質(zhì)建模與分析軟件（CnGIM_ma v5.0）的發(fā)布開始提上日程，計劃在8月18日沈陽舉辦的“數(shù)智勘測”培訓班使用。新版軟件中的力學計算模塊是標志性的新功能，從目前獲得的信息看，應(yīng)該是全球首款建模~計算一體化軟件，標志著國產(chǎn)軟件在細分方向開始超越國際同行。

現(xiàn)實作用

     大巖土理念的本質(zhì)是工程實踐中的跨專業(yè)協(xié)同、一體化作業(yè)，與之相適應(yīng)的軟件需要突破專業(yè)模型之間的界限、實現(xiàn)跨專業(yè)模型的交互，使得不同專業(yè)方法能夠融合應(yīng)用。即便在一些行業(yè)大巖土還是地質(zhì)工程師追求的目標，但完成三維地質(zhì)建模和參數(shù)取值以后，采用力學計算方法對地質(zhì)勘察成果進行復核、仍然是地質(zhì)工程師分內(nèi)的工作，CnGIM_ma v5.0能夠高效地完成任務(wù)、切切實實地實現(xiàn)數(shù)字賦能：

    1）利用數(shù)值計算揭示的變形破壞模式、對比現(xiàn)場現(xiàn)象，幫助復核地質(zhì)模型的力學合理性，地質(zhì)模型所描述的地質(zhì)邊界是否與現(xiàn)場表現(xiàn)吻合；

    2）利用穩(wěn)定性系數(shù)計算結(jié)果，復核參數(shù)取值合理程度，使得定量取值與定性判斷相符。

     模型交互是跨專業(yè)三維協(xié)同作業(yè)的痛點所在，主要指地質(zhì)~設(shè)計~計算三個專業(yè)之間三維模型的交互。加華地學首創(chuàng)的G-BIM技術(shù)，實現(xiàn)了地質(zhì)~設(shè)計專業(yè)模型交互，CnGIM_ma的力學模塊，打通了跨專業(yè)交互的最后屏障，掃清了巖土工程領(lǐng)域三維數(shù)字化的技術(shù)障礙，其難點體現(xiàn)在如下幾個方面：

     1）三角網(wǎng)技術(shù)。采用三角網(wǎng)格構(gòu)建的三維地質(zhì)模型，每個網(wǎng)格應(yīng)趨于等邊三角形，滿足力學計算對網(wǎng)格質(zhì)量的苛刻要求。三維地質(zhì)建模軟件中的三角網(wǎng)技術(shù)，因此也成為建模技術(shù)的關(guān)鍵組成之一，直接影響地質(zhì)模型的應(yīng)用范圍；

     2）拓撲型交切封閉技術(shù)。力學計算時往往是針對地質(zhì)模型中給定的剖面和區(qū)域進行，構(gòu)建力學模型時需要對三角網(wǎng)組成的地質(zhì)模型進行交切，二維剖切時形成零散的線條（地表線、地層線、斷層線、地下水位線等）、三維交切時形成零散的地形等地質(zhì)面，交切后需要將這些離散地質(zhì)對象、按照力學含義構(gòu)建完全閉合的二維區(qū)域或三維包絡(luò)體，這一過程稱之為交切封閉。完全閉合指相鄰閉合區(qū)域之間不僅共交線，而且相鄰區(qū)域的三角網(wǎng)在交線上共節(jié)點。拓撲型交切計算依賴的數(shù)學方法，不是BIM軟件函數(shù)求交形式的布爾運算，而是離散網(wǎng)格求交的拓撲運算，難度更大，受計算機浮點誤差的影響，拓撲交切不能保證100%成功，因此成為名符其實的世界難題；

     3）容差技術(shù)。其重要任務(wù)之一是通過案例積累提高拓撲交切的成功率，其次還包括交切后碎片網(wǎng)格、異型網(wǎng)格和過密交點處理等多個環(huán)節(jié)的技術(shù)。地質(zhì)體的不確定性，意味著時間和案例積累是解決問題不可或缺的基礎(chǔ)。

圖1：均勻網(wǎng)格vs異型網(wǎng)格

圖2：二維地質(zhì)圖vs剖面線封閉后的材料分區(qū)計算模型

技術(shù)特色

     CnGIM_ma v5.0的力學計算模塊支持二維極限平衡和非連續(xù)數(shù)值法兩種計算方法，每種方法支持兩款不同軟件，采用內(nèi)置和外接兩種融合方式。其特色在于：

     1）同類方法、無論采用哪款計算軟件，操作完全相同、且全部采用工程語言，將高大上的科研利器轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)工具；

     2）所有外接軟件都支持云計算，計算軟件在用戶所使用的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)共享，多用戶時支持排隊等待，最大程度挖掘計算軟件的利用率。

      力學模塊的極限平衡計算包括內(nèi)置和外接兩種方式，內(nèi)置的極限平衡包括BiShop、Sarma、M-P、剩余推力法等四種方法，由加華地學和中國地質(zhì)大學（武漢）張奇華教授聯(lián)合開發(fā)；外接RocSciense公司的Slide，內(nèi)置的計算方法與外接的Slide，其操作命令完全相同，意味著不用學習Slide、即可完成Slide計算。