1 引言

為了滿足課外創新實踐學分的要求，選擇了一個相對開放的學習和研究項目---邊坡穩定性分析。在這個小型項目中，我們將使用一個名叫HYRCAN的軟件進行邊坡穩定性分析。HYRCAN與SLIDE的原理一樣，都是利用極限平衡法LEM求解邊坡穩定性的安全系數。但HYRCAN與SLIDE的不同之處在于SLIDE是商業性軟件，必須花錢購買才能使用，而HYRCAN是一個半開源的免費軟件，重要的是HYRCAN提供了一種現代巖土工程軟件開放的設計框架，用戶可以充分發揮自己的才能來改進軟件自身的功能，包括用戶界面。因此通過這個訓練，一方面可以增強學生的專業技能，熟悉和鞏固邊坡穩定性的分析方法，另一方面，也可以滿足“創新”要求，學生可以充分發揮自己的專業知識擴充程序現有的計算能力。這個筆記簡要描述了HYRCAN的相關開發背景。

2 HYRCAN簡介

HYRCAN是Mikola博士在2020年疫情大流行期間開發的一個類似于SLIDE的邊坡穩定性分析軟件。Mikola博士2012年畢業于加州大學伯克利分校(University of California at Berkeley), 他是一位非常天才的巖土工程師和軟件工程師，畢業后先在 Jacobs Engineering---一個國際知名的土木工程咨詢公司工作，2018年加入WSP USA工作(WSP 于2020年收購了國際知名的巖土和環境工程咨詢公司Golder Associates)。Dr. Mikola在工作之余，開發了許多免費的巖土工程工具軟件，例如DXF到UDEC的轉換，有限元分析，工程巖體分類，巖石楔形破壞分析，巷道支護等。

HYRCAN是一個二維邊坡穩定性程序，用于評估土或巖石邊坡圓形破壞面的安全系數或破壞概率。HYRCAN可以快速而容易地創建和分析復雜的模型，能夠模擬外部荷載、地下水和支護。

目前HYRCAN的功能雖然還沒有SLIDE強大，但是已經實現了SLIDE最主要的功能。

HYRCAN(包括有限元軟件ADONIS)的最終目標是向巖土工程師和大學教師提供類似于商業軟件包(FLAC, SLIDE, PLAXIS等)的服務，使用現代軟件設計原理的免費框架為計算巖土力學提供一個新的和有用的工具，而且為該領域的計算軟件設立一個新的標準。

集成非編譯型的頁描述語言是現代工業軟件設計的一個趨勢，其中最流行的語言是Python, 目前專用的巖土工程軟件，例如Itasca系列軟件，PLAXIS，DIANA都實現了這個功能。而HYRCAN使用的頁描述語言是JavaScript, 舉例如下：

newmodel()set("failureDir","r2l")extboundary(20,25,30,25,50,35,70,35,70,20,20,20,20,25)matboundary(30,25,50,29,54,31,70,31)matboundary(40,27,52,24,70,24)definemat("ground","matID",1,"matName","Soil 1","uw",19.5,"cohesion",0,"friction",38)definemat("ground","matID",2,"matName","Soil 2","uw",19.5,"cohesion",5.3,"friction",23)definemat("ground","matID",3,"matName","Soil 3","uw",19.5,"cohesion",7.2,"friction",20)assignsoilmat("matid",1,"atpoint",53.5982,32.8461)assignsoilmat("matid",2,"atpoint",56.9309,28.517)assignsoilmat("matid",3,"atpoint",34.2547,22.0234)definelimits("limit",20,36.665,"limit2",45,70)compute()

這段代碼用來計算下圖所示的邊坡穩定性。在這個開放的設計框架中，用戶可以用JavaScript語言寫子程序來擴展程序現有的功能，包括設計自己的用戶界面。

(1) 第一次打開程序后，用戶界面語言是英語，如果有些同學感覺英語看起來吃力，點擊如下所示的菜單，選擇”Simplified Chinese”, 然后按”Apply”按鈕，程序界面就會轉變成中文。HYRCAN允許用戶使用多語言的用戶界面，并且可以隨時切換和改進界面。

Have Fun!