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2025年第44卷第2期

基于光滑有限元法的岩土体弹塑性分析

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杨茂强，张江辉，王永伟，吕加贺

1.中交第二航务工程局有限公司第五工程分公司，武汉430050；

2.中国地质大学（武汉）工程学院，武汉430074

第一作者，E-mail：2549048529@

*通信作者，E-mail：lvjiahe@

2024-09-13收稿；2024-10-16修回；2024-10-21接受

基金项目：国家自然科学基金项目

中图分类号：TU4文章编号：2096-8523（2025）02-0330-10doi：10.19509/ki.dzkq.t

摘要：

随着大型工程项目的日益增多，工程中的岩土极限问题也频繁出现，致使采用数值方法处理时，经常面

对极端的模型变形问题。传统有限元法在处理极端的模型变形，特别是采用低阶单元分析时，往往会产生收敛问

题、体积锁定问题以及网格严重畸变而导致的应力失准问题。寻找一种新的方法进行数值分析具有重要意义。

光滑有限元法是一种有效改进传统有限元法固有缺陷，提高求解精度和收敛速度的算法。基于光滑有限元法，结

合一种修正的Mohr-Coulomb屈服准则和线性有哪些信誉好的足球投注网站优化算法，建立了岩土体弹塑性计算模型。最后，针对经典的

条形基础承载力模型和边坡模型进行验算，数值计算结果与参考解均吻合较好。结果表明光滑有限元法的计算

精度明显优于传统有限元法，验证了本研究算法的可行性和实用性。本研究采用光滑有限元法建立的计算模型

进一步提高了岩土体弹塑性问题的计算精度，降低了采用传统有限元法分析时存在的计算误差及网格畸变引起

的应力失准问题。

关键词：

光滑有限元法；弹塑性；岩土体；修正Mohr-Coulomb屈服准则；线性有哪些信誉好的足球投注网站

随着我国进入“十四五”时期，在基础建设、交果良好等特点，对解决岩土工程问题具有极大的吸

通、水利等方面涌现了大批的重大工程建设项目，这引力。然而，在使用有限元法求解非线性问题时，由

些重大项目大多集中在西部地质条件复杂的区域，于存在收敛问题、网格畸变和体积锁定等缺陷，这一

随之而来的工程问题大多呈现复杂化、极端化的特类低阶线性单元的使用有很大的局限性，因此一部

点，给工程推进带来了极大的困难。工程问题大多分专家将目光转向了开发优化这些线性单元之上。

[1]

与岩土体的复杂性息息相关，解决工程问题的核心LIU等提出的光滑有限元法是一种有效改进

是正确地认识和评价岩土材料的发展规律，并以恰线性单元求解精度和收敛速度的算法，其本质是将

[2]

当的手段对其发展形式做出预测和评价。传统有限元法与无网格法中的应变光滑技术结合，

近年来，随着计算机技术和计算力学的发展，数在光滑域上采用应变光滑技术计算系统刚度矩阵，

值分析也逐步成为了解决岩土工程问题的一种重要能够有效改进有限元结构刚度。LIU等基于该理论

手段。在数值分析中，常采用有限元法