Inżynierowie geotechnicy od lat polegają na metodzie równowagi granicznej (ang. Limit Equilibrium Analysis, LEM) przy ocenie stateczności skarp, nasypów i zboczy. Współczesne oprogramowanie geotechniczne znacznie ułatwia przeprowadzenie takich obliczeń, dostarczając precyzyjnych wyników i oszczędzając czas projektantów. Jednym z wiodących narzędzi w tej dziedzinie jest GeoStudio – pakiet firmy Seequent (część Bentley Systems) – wyróżniający się unikalnymi funkcjami i kompleksowym podejściem do analiz stabilności konstrukcji ziemnych.
GeoStudio – unikalne i kompleksowe rozwiązanie
W 2023 roku Bentley Systems zdecydowało o zakończeniu rozwoju dotychczasowego programu PLAXIS LE (dawniej SoilVision) na rzecz jednego, wszechstronnego narzędzia do analiz stateczności. Tym rozwiązaniem jest GeoStudio, które od ponad trzydziestu lat z powodzeniem stosowane jest w geotechnice. Konsolidacja ta miała na celu ujednolicenie narzędzi i usprawnienie pracy projektantów poprzez skupienie się na jednym pakiecie.
Najważniejszym wyróżnikiem GeoStudio jest możliwość łączenia różnych metod analizy stateczności w jednym środowisku. Jako jedyne narzędzie na rynku pozwala ono wykonywać zarówno klasyczną analizę równowagi granicznej, jak i analizy z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES) oraz obliczenia wytrzymałościowe metodą obniżania wytrzymałości gruntu (strength reduction) – wszystko w ramach jednego spójnego systemu. Nie ma potrzeby importowania danych między oddzielnymi modułami czy programami; inżynier może płynnie łączyć różne podejścia obliczeniowe w jednym modelu.
GeoStudio oferuje także szeroki wachlarz dodatkowych funkcji związanych z analizą stateczności. Użytkownik może przeprowadzać symulacje gwałtownego obniżenia poziomu wody (ang. rapid drawdown) w zbiornikach lub zaporach, co bywa kluczowe przy ocenie stabilności skarp podczas nagłego spuszczania wody. Program umożliwia również wykonanie złożonych analiz filtracji w gruncie (seepage), uwzględniając przepływ wód gruntowych i ciśnienie porowe. Pozwala to ocenić efekty odwodnienia terenu i związane z nim osiadanie podłoża. Ponadto w GeoStudio można odtworzyć skomplikowane sekwencje budowy oraz etapowania obciążeń – służy do tego hierarchiczne drzewo analiz, dzięki któremu prześledzimy wpływ kolejnych etapów realizacji na stabilność skarpy.
Długa historia rozwoju (blisko 40 lat) sprawia, że GeoStudio jest narzędziem dopracowanym i niezawodnym. Oprogramowanie to z powodzeniem wykorzystano w wielu projektach geotechnicznych na całym świecie, co przełożyło się na zaufanie, jakim darzą je inżynierowie.
Jako część ekosystemu Seequent, GeoStudio wyróżnia się także znakomitą interoperacyjnością z innymi narzędziami geoinżynieryjnymi. Można je zintegrować m.in. z platformą Leapfrog (modelowanie geologiczne 3D) czy programem PLAXIS (analizy MES), co ułatwia wykorzystanie wspólnej bazy danych i tworzenie spójnego cyfrowego modelu podłoża. Dzięki temu informacje płynnie przepływają przez kolejne etapy – od badań gruntu i modelowania geologicznego po szczegółowe analizy inżynierskie w GeoStudio.
Nowe funkcje i trójwymiarowa analiza skarp
GeoStudio jest aktywnie rozwijane, a najnowsze wersje wprowadzają istotne usprawnienia w analizach stateczności. Flagową nowością jest moduł SLOPE3D, stanowiący część pakietu GeoStudio 3D – nowego narzędzia, które zastąpiło program PLAXIS 3D LE. SLOPE3D umożliwia analizę stabilności zboczy w pełnym 3D, uwzględniając złożoną geometrię osuwiska, różnorodne warunki gruntowo-wodne (np. ciśnienie porowe) oraz właściwości materiałowe gruntów i skał.
W najnowszej edycji udoskonalono także uwzględnianie nieciągłości geologicznych w modelach 2D i 3D – można definiować zarówno płaskie, jak i zakrzywione powierzchnie poślizgu wynikające z warstw osłabionych czy uskoków. Ponadto GeoStudio oferuje zaawansowane algorytmy optymalizacyjne do poszukiwania krytycznej powierzchni osuwiska. Przykładowo, zaimplementowany algorytm Cuckoo Search skutecznie przeszukuje przestrzeń potencjalnych poślizgów, pomagając odnaleźć najbardziej krytyczny scenariusz utraty stateczności.
Skorzystaj z pomocy we wdrożeniu oprogramowania GeoStudio
Typowe zastosowania GeoStudio
GeoStudio znajduje zastosowanie w szerokim spektrum projektów geotechnicznych – od infrastrukturalnych, przez górnicze, po środowiskowe. Poniżej przedstawiono przykładowe obszary, w których możliwości tego oprogramowania są szczególnie przydatne:
Budownictwo (infrastruktura):
Nasypy, wały i zapory – projektowanie stabilnych nasypów, wałów przeciwpowodziowych oraz zapór poprzez analizę podłoża gruntowego i jego parametrów wytrzymałościowych.
Wykopy – ocena stabilności głębokich wykopów oraz przewidywanie osiadań gruntu i przemieszczeń pobliskich konstrukcji na etapie realizacji inwestycji.
Zamarzanie gruntu i zmiany klimatu – modelowanie wymiany ciepła w gruncie (zamarzanie i odmarzanie) wskutek przewodzenia i konwekcji. Pozwala to ocenić wpływ sezonowego zamarzania gruntu oraz zmian klimatycznych na stateczność skarp.
Górnictwo:
Stabilność wyrobisk odkrywkowych – ocena stateczności skarp w kopalniach odkrywkowych oraz analiza mechanizmów ewentualnych obrywów i osuwisk.
Odwodnienie kopalni – analiza zmiennej w czasie reakcji wód podziemnych na odwodnienie wyrobiska i działania zabezpieczające, co pozwala zapobiegać destabilizacji skarp.
Zapory składowisk odpadów (zbiorniki osadowe) – analiza budowy i eksploatacji tych obiektów w celu zminimalizowania ryzyka ich awarii.
Inżynieria środowiska:
Ochrona środowiska – uwzględnianie zagadnień środowiskowych podczas prac ziemnych oraz analiza długoterminowej stabilności terenu po zakończeniu budowy.
Gospodarka wodami gruntowymi – optymalne zarządzanie zasobami wód podziemnych poprzez zrozumienie zachowania systemów hydrogeologicznych (naturalnych i sztucznych) wpływających na stateczność podłoża.
Korzyści z wykorzystania GeoStudio
Wybór GeoStudio jako narzędzia do analiz geotechnicznych przekłada się na znaczną oszczędność czasu i wysoką jakość rezultatów. Wykorzystanie pełni możliwości tego pakietu pozwala skrócić czas projektowania nawet o 70–80%, dzięki czemu inżynierowie mogą szybciej przejść od obliczeń do wdrażania zaprojektowanych rozwiązań. GeoStudio umożliwia błyskawiczne zbudowanie modelu terenu i równoczesne przeprowadzenie zarówno tradycyjnej analizy stateczności skarpy, jak i analizy wrażliwości. Wyniki obliczeń można łatwo interpretować dzięki rozbudowanym narzędziom wizualizacji – od wykresów naprężeń i przemieszczeń po mapy współczynnika bezpieczeństwa i trójwymiarowe powierzchnie poślizgu. Takie możliwości ułatwiają komunikację rezultatów i podejmowanie decyzji na etapie projektowania.
Wieloletni rozwój GeoStudio i jego przynależność do rodziny Bentley Systems dają użytkownikom pewność, że inwestują w rozwiązanie stabilne i przyszłościowe. Program jest na bieżąco aktualizowany zgodnie z najnowszymi osiągnięciami branżowymi, a integracja z innymi rozwiązaniami geotechnicznymi (w tym z aplikacjami chmurowymi) umożliwia dalsze udoskonalanie cyfrowego procesu projektowania. GeoStudio już dziś wyznacza standardy w analizie równowagi granicznej i stateczności skarp, stanowiąc kompleksowe narzędzie gotowe sprostać wymaganiom zarówno obecnych, jak i przyszłych projektów inżynierskich.
