GEO5有限元稳定性分析、变形分析和结构设计概念辨析

       很多用户在进行GEO5有限元应用的时候，对稳定性分析、变形分析、结构设计三个概念不能很好地分辨，这里专门写一个帖子进行说明，以期能够给大家提供一定的帮助。

首先，进行三者的概念辨析，为方便更形象地理解，这里以边坡工程为例进行说明：

（1）稳定性分析——安全系数求解

        稳定性分析，也即安全系数求解。类比中国规范中边坡条分法传递系数法隐式+显式，隐式在求解安全系数的时候是折减了抗力R/Fs，而显式则是增大了作用A*Fs。进一步说明，隐式解是在荷载设计值不变的情况下，进行岩土强度参数设计值的折减从而求解安全系数；显式解则是在岩土强度参数设计值不变的情况下，对荷载设计值进行放大从而求解安全系数。

隐式解安全系数含义图（Fs=F）

显式解安全系数含义图（Fs=a）

     因岩土工程的特性，及目前主流的方法，采用隐式解模式的情况更多。所以在使用有限元分析进行安全系数求解的时候多采用保持荷载设计值不变，对岩土强度参数设计值折减。当存在支护结构时，结构本身强度采用设计值，然后对岩土强度参数设计值进行折减以求解安全系数。

（2）变形分析

变形分析分为两大类：设计要求的变形和真实变形。

①设计要求变形是在荷载设计值+岩土强度参数设计值情况下进行应力应变分析并与规范要求数值进行比较，设计要求变形一般是有安全储备概念蕴含其中的，是为了设计安全度进行的变形控制，并非真实状况的变形。

②真实变形是在荷载标准值+岩土强度参数标准值情况下进行应力应变分析，真实变形没有安全储备概念，多数是为了进行现场监测对比或用作科研用途。

（3）结构设计

结构设计依照安全系数定义的模式，同样分为两个主流思路：

①将设计要求的安全度储备于荷载设计值中：A*Fst。也即设计荷载放大Fst倍，岩土强度设计参数不变，求解结构的受力。

②将设计要求的安全度储备于设计岩土强度参数设计值中：c/Fst，tanφ/Fst。也即设计荷载不变，岩土强度设计参数折减Fst倍，求解结构受力。

当然也有同时放大荷载并折减强度的做法，这里就不赘述，可自行查阅文献学习。