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摘要：在经济迅速发展的形势下，我国的各行各业都在自己的领域不断发展与进步，当然岩土工程也不例外，作为人类赖以生存和发展对象（岩土体），服务于人类的重要工程项目，为保障岩土工程特别是各类建设工程的建造质量和投资效率，科学合理地利用岩土体，确保工程项目顺利建成，运用有限元分析对岩土工程进行解读和利用是很有必要的，但是，就目前情况而言，岩土工程有限元分析中还存在着一些问题，这将直接影响工程的建造质量。此文就岩土工程极限分析有限元法相关问题的解决方案展开分析。
关键词：岩土工程；有限元分析；若干问题；风险
一、前言
岩土工程是一种涉及诸多学科的项目类型，涉及岩土勘察、治理设计、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，这些问题影响了岩土工程的稳定性分析评价、设计思路与原则、治理措施选定等，可能会导致岩土工程治理以及安全事故的发生，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。
二、简述岩土工程理论的形成及发展
岩土工程理论从时间段上看，可以大致分为以下几个时期：首先，原始时期人类对岩土可以用于抵御自然气候及凶猛动物的基本认知；其次，西方国家开展岩土工程实践，如修建地铁等，在此过程中所形成的基于岩土和水电利用及防护的认知；第三，工程力学的分支之一，土力学的诞生为研究土体与地质作用之间的应力关系提供了理论支撑及指导,岩土工程理论在此时期获得了较快发展，第四，进入近代社会后,在岩土信息勘察及工程施工技术的联合促进下，岩土工程理论的精度和广度都有了大幅扩展，岩土工程理论趋于成熟。作为我国岩土工程理论来讲，其在形成发展中实现了与水文地质、工程地质、环境地质等水工环地质理论的互相融合,并在一些大型水电工程建设实践的印证下,对理论内容不断加以丰富及拓展，形成了岩土工程理论与实践并行,国内外岩土工程理论并存的理论架构体系。
三、岩土工程有限元分析
经调查研究发现，将限元法运用在岩土工程中，能够很好的处理诸多问题，以降低岩土工程风险。
3.1极限分析有限元法介绍
极限分析有限元法不仅具备有限元法的所有优点，而且还能对其他分析法的缺点进行有效的弥补，它在考虑变形的同时还对施工过程做了动态的模拟，在进行边坡稳定性的分析时不需要对滑动面的位置和形状进行提前的假设，也不需要条分，直接通过有限元计算就能够得到安全系数和临界滑动面在设计边坡支挡结构时，通过有限元分析法不仅能够考虑支护结构和岩土介质共同作用的关系，还能够直接计算结构内力，所以有限元分析法有广阔的应用前景。
3.2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。
3.3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。
3.4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。
四、现阶段岩土工程有限元分析中存在的问题
在现阶段，通过对岩土工程的基本情况的调查与了解，采取有限元法分析切实可行。然而，也并不是没有一点阻碍，相反，有限元分析确实存在一些问题，从而使得岩土工程有限元分析受到干扰，未解决这项问题，需要对开岩土工程有限元相关问题进行深入的分析。
4.1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。
4.2开挖荷载计算问题
作为有限元分析中重要的问题之一，开挖荷载的计算一直是一项严重的影响因素，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。此外也可以通过公式计算，来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。
4.3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。
4.4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。
4.5土体固结问题
岩土工程中，尽管是可以运用有限元方法完成对土体固结问题的分析大师，也是将土骨架的位移和孔压作为解变量。不过，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。
五、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。
第一，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。
第二，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。
第三，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。
六、结束语
此文理论结合实际，从简述岩土工程理论的形成及发展，岩土工程有限元分析的方法介绍、发展及应用现状，现阶段岩土工程有限元分析中存在的问题以及提升有限元分析法计算精度的方式等等几个方面进行了深入的分析研究，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，以供相关人士参考。
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