[New] 极限状态设计 LimitState:GEO
1 引言
在我们公 众 号1000多篇文章中，很少涉及极限状态设计的讨论，除了一些概念性的介绍【基础工程---第一章: 导论 (2)；基础工程---第一章: 导论 (1)】。在北美，基于极限状态的设计方法称之为LRFD(Load and Resistance Factor Design)---荷载与阻力系数设计, 例如加拿大地基工程手册CFEM(Canadian Foundation Engineering Manual, 2006)和AASHTO设计手册等，不过这种方法在岩土工程分析中不是强制性的，换句话说，可以用也可以不用【MSE(Mechanically Stabilized Earth)墙体内部稳定的可靠性】。在欧洲，岩石边坡稳定性分析和边坡设计必须以EC7为基础，是当今岩土工程设计的基本标准，这也是Plaxis和Rocscience软件嵌入EC7的原因(Eurocode 7.txt)。
本文介绍了最新版的极限状态分析软件LimitState:GEO(V3.6.26217)。在介绍GEO之前，首先简要回顾了Eurocode 7岩土设计的核心概念特别是在Slide2中的应用。
2 Eurocode 7
"Eurocode 7-EN 1997(EC7)---Geotechnical Design"描述了如何使用极限状态设计方法【极限状态设计(Limit State Design)的基本概念；强度设计方法的历史背景(Strength Design Method)】设计岩土结构，EC7适用于建筑和土木工程设计的岩土方面，它涉及到结构的强度、稳定性、适用性和耐久性要求。
Eurocode 7(EC7)是一个为整个欧洲岩土工程设计建立规则和标准的设计文档(BSI, 2004)。EC7代表了设计理念的一个重大变化。传统的设计使用单一的、总的安全系数考虑了问题中的所有不确定因素。而在EC7中，分项安全系数(partial Factors of Safety)被应用于分析的不同部分。分项因素在分析之前被应用，以提供计算中使用的设计值。最后的结果是超额设计系数(over-design factor)，它必须大于1，以确保满足服务极限状态(serviceability limit state)的要求。
请注意，在没有设置设计标准(Design Standard)的情况下，所有分项系数都设置为默认的1，这意味着计算中使用的所有数值都是准确的输入值。在EC7和英国标准中，系数必须应用于滑动面分析的加载和阻力部分，应用分项系数意味着扩大不利(诱发边坡破坏)的可变作用，而忽略有利的可变作用，减少材料的抗剪强度参数，不同部分使用不同的分项安全系数。如果有锚杆存在，它们的能力或它们提供的稳定边坡的阻力也会减少。使用“View Partial Factors”可以查看每种方法的分项系数值，但不能编辑预先定义的值。如果想自定义分项安全系数，可以通过点击"Add"按钮来定义。
总的来说，下滑力的分项安全系数大于1，抵抗力的安全系数小于1。目前的设计标准包括了EC7和英国规范British Standard (BS) 8006，在安全系数的分析过程中，规范中规定的加载和阻力系数会自动应用于力和材料属性，可以选择的方法有：
None (默认值)
Eurocode 7, Design Approach 1, Combination 1
Eurocode 7, Design Approach 1, Combination 2
Eurocode 7, Design Approach 2
Eurocode 7, Design Approach 3
BS 8006: 1995 Section 7 - Reinforced Slopes
3 LimitState:GEO
LimitState:GEO用来快速分析各种岩土工程问题的终极极限状态(ultimate limit state)，或者称之为"塌陷状态(collapse state)"。该软件可用于对用户指定的任何几何形状的二维问题进行模拟，包括边坡、挡土墙、地基、管道、隧道、锚固等以及这些问题的任何组合。它使用计算极限分析技术Discontinuity Layout Optimization (DLO)直接确定终极极限状态(ULS)，并通过提供对分项系数的全面支持和解决多种情况的能力。LimitState:GEO使用了极限分析，类似于Optum2和Optum3使用的方法【塌陷载荷和边坡稳定性极限原理分析(FEM Limit Analysis)；地基承载力的极限分析和弹塑性分析(Bearing Capacity)】。
