随着力学计算模块的不断完善，加华地学新版三维地质建模与分析软件（CnGIM_ma v5.0）的发布开始提上日程，计划在8月18日沈阳举办的“数智勘测”培训班使用。新版软件中的力学计算模块是标志性的新功能，从目前获得的信息看，应该是全球首款建模~计算一体化软件，标志着国产软件在细分方向开始超越国际同行。

现实作用

     大岩土理念的本质是工程实践中的跨专业协同、一体化作业，与之相适应的软件需要突破专业模型之间的界限、实现跨专业模型的交互，使得不同专业方法能够融合应用。即便在一些行业大岩土还是地质工程师追求的目标，但完成三维地质建模和参数取值以后，采用力学计算方法对地质勘察成果进行复核、仍然是地质工程师分内的工作，CnGIM_ma v5.0能够高效地完成任务、切切实实地实现数字赋能：

    1）利用数值计算揭示的变形破坏模式、对比现场现象，帮助复核地质模型的力学合理性，地质模型所描述的地质边界是否与现场表现吻合；

    2）利用稳定性系数计算结果，复核参数取值合理程度，使得定量取值与定性判断相符。

     模型交互是跨专业三维协同作业的痛点所在，主要指地质~设计~计算三个专业之间三维模型的交互。加华地学首创的G-BIM技术，实现了地质~设计专业模型交互，CnGIM_ma的力学模块，打通了跨专业交互的最后屏障，扫清了岩土工程领域三维数字化的技术障碍，其难点体现在如下几个方面：

     1）三角网技术。采用三角网格构建的三维地质模型，每个网格应趋于等边三角形，满足力学计算对网格质量的苛刻要求。三维地质建模软件中的三角网技术，因此也成为建模技术的关键组成之一，直接影响地质模型的应用范围；

     2）拓扑型交切封闭技术。力学计算时往往是针对地质模型中给定的剖面和区域进行，构建力学模型时需要对三角网组成的地质模型进行交切，二维剖切时形成零散的线条（地表线、地层线、断层线、地下水位线等）、三维交切时形成零散的地形等地质面，交切后需要将这些离散地质对象、按照力学含义构建完全闭合的二维区域或三维包络体，这一过程称之为交切封闭。完全闭合指相邻闭合区域之间不仅共交线，而且相邻区域的三角网在交线上共节点。拓扑型交切计算依赖的数学方法，不是BIM软件函数求交形式的布尔运算，而是离散网格求交的拓扑运算，难度更大，受计算机浮点误差的影响，拓扑交切不能保证100%成功，因此成为名符其实的世界难题；

     3）容差技术。其重要任务之一是通过案例积累提高拓扑交切的成功率，其次还包括交切后碎片网格、异型网格和过密交点处理等多个环节的技术。地质体的不确定性，意味着时间和案例积累是解决问题不可或缺的基础。

图1：均匀网格vs异型网格

图2：二维地质图vs剖面线封闭后的材料分区计算模型

技术特色

     CnGIM_ma v5.0的力学计算模块支持二维极限平衡和非连续数值法两种计算方法，每种方法支持两款不同软件，采用内置和外接两种融合方式。其特色在于：

     1）同类方法、无论采用哪款计算软件，操作完全相同、且全部采用工程语言，将高大上的科研利器转化为生产工具；

     2）所有外接软件都支持云计算，计算软件在用户所使用的网络范围内共享，多用户时支持排队等待，最大程度挖掘计算软件的利用率。

      力学模块的极限平衡计算包括内置和外接两种方式，内置的极限平衡包括BiShop、Sarma、M-P、剩余推力法等四种方法，由加华地学和中国地质大学（武汉）张奇华教授联合开发；外接RocSciense公司的Slide，内置的计算方法与外接的Slide，其操作命令完全相同，意味着不用学习Slide、即可完成Slide计算。