巖土工程有限元分析

前言

　　有限元方法解決工程問題已有三十多年了，由于巖土工程問題的特殊性，近期該方法才大量用于解決巖土工程問題，因而介紹有限元方法在巖土工程中應(yīng)用的書籍較少。　　二十多年來，英國(guó)倫敦帝國(guó)學(xué)院（Imperial College，London）一直走在巖土工程數(shù)值分析的最前沿，憑借自己的計(jì)算程序及對(duì)有限元理論的深刻理解，已在有限元計(jì)算方面取得了巨大的成就，多年研究經(jīng)驗(yàn)表明，合理地使用有限元方法可以為實(shí)際工程問題提供可靠的計(jì)算結(jié)果。　　巖土工程有限元分析不僅要具備土力學(xué)和有限元方面的專業(yè)知識(shí)，了解現(xiàn)有本構(gòu)模型的局限性，還要熟知軟件的性能。全面掌握這些知識(shí)不容易，本科或碩士專業(yè)課程很少覆蓋這些內(nèi)容。很多工程師從事有限元分析或運(yùn)用計(jì)算結(jié)果卻不了解其局限和缺陷。近年來我們舉辦的為期4天的巖土工程數(shù)值分析短訓(xùn)班就非常強(qiáng)調(diào)這個(gè)問題。這個(gè)短訓(xùn)班吸引了許多_丁程界和學(xué)術(shù)界的人員參加，舉辦得很成功，但也暴露出很多工程師不具備有限元分析的基本能力。事實(shí)上，正是他們的強(qiáng)烈要求及鼓勵(lì)促使我們撰寫了這套書。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)介紹了巖土工程數(shù)值分析理論及相關(guān)知識(shí)，闡述了數(shù)值計(jì)算的優(yōu)勢(shì)及不足、限制和缺陷，幫助讀者對(duì)數(shù)值分析結(jié)果作出準(zhǔn)確判斷。內(nèi)容覆蓋巖土參數(shù)的確定、隧道、擋土結(jié)構(gòu)、挖方邊坡、填方邊坡、淺基礎(chǔ)、深基礎(chǔ)、程序基準(zhǔn)測(cè)試、有限元的局限性及不足等方面。為使讀者對(duì)有限元數(shù)值分析有全面深入的了解，本書側(cè)重工程應(yīng)用，理論部分在《巖土工程有限元分析：理論》中介紹。    本書可作為巖土工程及結(jié)構(gòu)工程專業(yè)研究生教材，也可供廣大土木工程領(lǐng)域的工程技術(shù)人員和科研人員學(xué)習(xí)參考。

作者簡(jiǎn)介

　　David M.Potts，英國(guó)皇家工程院院士，英國(guó)巖土工程協(xié)會(huì)會(huì)員。在倫敦國(guó)王學(xué)院獲得土木工程專業(yè)學(xué)士學(xué)位，后又相繼獲得劍橋大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位和倫敦帝國(guó)理工學(xué)院理學(xué)博士學(xué)位，博士畢業(yè)在劍橋大學(xué)工作一段時(shí)間后，到荷蘭shell Research Laboratories從事海洋巖土工程研究。1979年回到倫敦帝國(guó)理工學(xué)院工作，現(xiàn)任土木及環(huán)境工程系副主任，巖土工程專業(yè)教授，發(fā)表了大量的學(xué)術(shù)論文并榮獲各種獎(jiǎng)?wù)潞酮?jiǎng)勵(lì)。同時(shí)也是英國(guó)GCG計(jì)算有限公司經(jīng)理，并在國(guó)際土力學(xué)及基礎(chǔ)工程協(xié)會(huì)英國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)英國(guó)結(jié)構(gòu)工程師學(xué)會(huì)及英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)擔(dān)任要職。　　Lidija Zdravkovic，南斯拉夫貝爾格萊德大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)學(xué)士畢業(yè)，又在該校獲得巖土工程專業(yè)碩士學(xué)位后留校工作，從事結(jié)構(gòu)工程和巖土工程的教學(xué)科研及咨詢工作，1992年到倫敦帝國(guó)理工學(xué)院從事土體各向異性試驗(yàn)研究，1996年獲得博士學(xué)位。此后一直在倫敦帝國(guó)理工學(xué)院從事巖土試驗(yàn)研究及數(shù)值分析，目前是高級(jí)講師，英國(guó)巖土工程協(xié)會(huì)和英國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)會(huì)員。

書籍目錄

譯者的話前言第1章  巖土參數(shù)的確定  1.1  引言  1.2  概述  1.3  室內(nèi)試驗(yàn)    1.3.1  簡(jiǎn)介    1.3.2  固結(jié)試驗(yàn)    1.3.3  三軸試驗(yàn)    1.3.4  真三軸試驗(yàn)    1.3.5  直剪試驗(yàn)    1.3.6  單剪試驗(yàn)    1.3.7  環(huán)剪試驗(yàn)    1.3.8  空心圓柱試驗(yàn)    1.3.9  定向剪切試驗(yàn)    1.3.10  地球物理技術(shù)    1.3.11  滲透試驗(yàn)  1.4  原位試驗(yàn)    1.4.1  簡(jiǎn)介    1.4.2  標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)    1.4.3  圓錐貫入試驗(yàn)    1.4.4  旁壓試驗(yàn)    1.4.5  平板載荷試驗(yàn)    1.4.6  抽水試驗(yàn)  1.5  小結(jié)第2章  隧道第3章  擋土結(jié)構(gòu)第4章  挖方邊坡第5章  填方邊坡第6章  淺基礎(chǔ)第7章  深基礎(chǔ)第8章  程序基準(zhǔn)測(cè)試第9章  有限元的局限性及不足參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　由于室內(nèi)試驗(yàn)試樣的尺寸有限，這樣得到的滲透系數(shù)無法代表原位滲透系數(shù)。例如，試樣可能不會(huì)含有原位廣泛存在的微裂隙。此外，粗粒土試樣一般都是擾動(dòng)土?；谶@些原因，滲透系數(shù)原位試驗(yàn)結(jié)果與室內(nèi)試驗(yàn)相比更具可靠性。但是，這種原位試驗(yàn)一般經(jīng)濟(jì)性較差?！　≡煌翆拥臐B透性一般通過量測(cè)抽水井的排水量來確定。抽水井（鉆孔）深入待測(cè)土層，試驗(yàn)中以恒定速率抽水。抽水過程降低了抽水井附近的水壓，從而產(chǎn)生水力梯度使水流向抽水井。在離抽水井一定距離處設(shè)置觀測(cè)井，當(dāng)每個(gè)井內(nèi)的水位達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)，記錄此時(shí)的水位值，以此確定水壓力場(chǎng)。根據(jù)這些結(jié)果，并利用達(dá)西定律就可以估計(jì)平均滲透系數(shù)。　　然而，這種抽水試驗(yàn)只適用于透水性相對(duì)較高的土體，對(duì)一些黏土是不適用的。這種情況下，可將鉆孔深入到黏土層，并對(duì)上覆土層作不透水處理，使水只從黏土層中滲流到鉆孔中。量測(cè)鉆孔內(nèi)水位的增加率，再次利用達(dá)西定律，就可以確定滲透系數(shù)；或者，鉆孔中可以注滿水，通過量測(cè)水位的下降率，同樣可以得到滲透系數(shù)。

編輯推薦

　　本書基于作者30年來發(fā)展的巖土工程有限元分析軟件(ICFEAP)，并結(jié)合了室內(nèi)試驗(yàn)、本構(gòu)模型研究，以及大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果，開創(chuàng)了有限元分析在巖土工程實(shí)踐中全面應(yīng)用的先河?！　　稁r土工程有限元分析：應(yīng)用》主要介紹有限元在實(shí)際工程中的應(yīng)用，即具體如何運(yùn)用，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)及存在的局限性，這不僅對(duì)軟件使用者，而且對(duì)評(píng)價(jià)有限元計(jì)算結(jié)果的工程師都非常重要。

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無

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