隧道及地下工程FLAC解析方法

前言

　　FLAC3D是美國(guó)ITASCA國(guó)際咨詢與軟件開發(fā)公司開發(fā)的三維有限差分?jǐn)?shù)值模擬軟件，是應(yīng)用于基礎(chǔ)工程、隧道工程和邊坡工程以及采礦工程的通用軟件，是國(guó)際巖土工程學(xué)術(shù)界指定的分析軟件?！　TASCA咨詢集團(tuán)公司成立于1981年，由美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)土木與礦業(yè)工程系CharlesFairhurst博士等人聯(lián)合創(chuàng)辦。經(jīng)過20余年的發(fā)展，ITASCA咨詢集團(tuán)公司已經(jīng)成為一家從事巖土工程咨詢和軟件開發(fā)的國(guó)際公司，服務(wù)領(lǐng)域涵蓋采礦、土木、石油、核廢料處理和環(huán)境工程等?！　”緯攸c(diǎn)　　本書以工程實(shí)例為主，深入淺出地介紹FLAC原理與隧道及地下工程解析指南。首先介紹FIAC程序的基本情況及其在巖土工程中的應(yīng)用概況；然后介紹FLAC3D的基本原理，F(xiàn)ISH語言入門指南及求解隧道及地下工程問題的基本過程實(shí)例，F(xiàn)LAC本構(gòu)模型與單元，F(xiàn)ISH語言及建模技術(shù)；最后，在介紹隧道工程設(shè)計(jì)與施工方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹采用FlAC3D程序進(jìn)行隧道及地下工程力學(xué)行為分析的工程實(shí)例，包括雙線鐵路隧道施工過程數(shù)值模擬分析、分離式公路隧道施工過程數(shù)值模擬分析和地鐵盾構(gòu)隧道施工過程分析及施工過程三維仿真分析?！　≈饕獌?nèi)容　　本書共分8章，具體內(nèi)容安排如下：　　第1章　FIAC程序概述。介紹基于有限差分?jǐn)?shù)值分析原理的FLAC程序基本情況、FLAC程序求解基本過程實(shí)例，包括基本步驟、問題描述、模型建立、材料本構(gòu)模型的選擇、邊界條件的處理、加載與求解、計(jì)算結(jié)果分析等。　　第2章　FLAC3D原理及入門指南。介紹有限差分?jǐn)?shù)值模擬軟件FLAC3D原理及其入門知識(shí)。最后，介紹FLAC3D的基本命令以及內(nèi)置FISH語言入門知識(shí)，并以一圓形隧道為例介紹FLAC3D程序的應(yīng)用情況?！　〉?章　FLAC本構(gòu)模型與單元。介紹有限差分?jǐn)?shù)值模擬原理、本構(gòu)方程和有限差分方程、有限差分?jǐn)?shù)值模擬分析的求解步驟，最后介紹基于MORH－COULOMB塑性模型的增量彈性理論、屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)法則和塑性應(yīng)力調(diào)整的有限差分形式。　　第4章　FISH語言及建模技術(shù).介紹FLAC編程FISH語言的相關(guān)用法，最后介紹FLAC程序中模型網(wǎng)格建立的若干技術(shù)?！　〉?章　隧道及地下工程設(shè)計(jì)與施工方法。介紹隧道及地下工程的發(fā)展歷史，重點(diǎn)論述隧道及地下工程的設(shè)計(jì)方法，最后介紹隧道及地下工程的施工方法。　　第6章至第8章在介紹隧道及地下工程設(shè)計(jì)與施工方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹采用PLAC3D程序進(jìn)行隧道及地下工程力學(xué)行為分析的工程實(shí)例，包括雙線鐵路隧道施工過程數(shù)值模擬分析、分離式公路隧道施工過程數(shù)值模擬分析和地鐵盾構(gòu)隧道施工過程分析及施工過程三維仿真分析。

內(nèi)容概要

本書以工程實(shí)例的形式深入淺出地介紹FLAC原理及其在隧道及地下工程力學(xué)行為分析中的應(yīng)用技術(shù)。內(nèi)容涵蓋FLAC3D的基本原理，F(xiàn)ISH語言入門指南及求解隧道及地下工程問題的基本過程，F(xiàn)LAC本構(gòu)模型與單元，F(xiàn)ISH語言及建模技術(shù)，隧道及地下工程設(shè)計(jì)與施工方法。書中重點(diǎn)介紹采用FLAC3D程序進(jìn)行隧道及地下工程力學(xué)行為分析的工程實(shí)例，包括雙線鐵路隧道施工過程數(shù)值模擬分析、分離式公路隧道施工過程數(shù)值模擬分析和地鐵盾構(gòu)隧道施工過程分析及施工過程三維仿真分析。    本書是作者多年應(yīng)用FLAC程序進(jìn)行隧道及地下工程力學(xué)分析的成果總結(jié)，書中給出應(yīng)用過程中的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)和注意事項(xiàng)。同時(shí)，本書附有所有實(shí)例的FLAC命令流程序，可供讀者免費(fèi)下載。

書籍目錄

前言第1章 FLAC程序概述  1.1 FLAC程序簡(jiǎn)介    1.1.1 FLAC程序概述    1.1.2 ITASCA公司簡(jiǎn)介    1.1.3 使用手冊(cè)介紹    1.1.4 本構(gòu)模型、網(wǎng)格生成、邊界和初始條件及操作方式  1.2 有限差分與其他數(shù)值方法的比較    1.2.1 巖土工程數(shù)值模擬方法    1.2.2 有限元法    1.2.3 有限體積法    1.2.4 有限差分法與其他數(shù)值方法的比較  1.3 FLAC程序在巖土工程中的應(yīng)用概況    1.3.1 基礎(chǔ)工程    1.3.2 隧道及地下工程    1.3.3 邊坡工程    1.3.4 路基工程  1.4 本章小結(jié)第2章 FLAC3D原理及入門指南  2.1 FLAC3D基本原理    2.1.1 概述    2.1.2 空間導(dǎo)數(shù)的有限差分近似    2.1.3 運(yùn)動(dòng)平衡方程    2.1.4 應(yīng)變、應(yīng)力及節(jié)點(diǎn)不平衡力    2.1.5 阻尼力  2.2 FLAC3D的有限差分方程    2.2.1 本構(gòu)方程    2.2.2 有限差分方程  2.3 有限差分求解方法及FLAC3D步驟    2.3.1 有限差分求解方法    2.3.2 巖土工程：FLAC3D求解過程  2.4 FLAC3D基本命令    2.4.1 格式與編輯    2.4.2 關(guān)鍵詞range相關(guān)命令   2.4.3 常用命令  2.5 FISH語言入門    2.5.1 FISH簡(jiǎn)介    2.5.2 FISH入門知識(shí)  2.6 FLAC程序求解基本過程實(shí)例    2.6.1 圓形隧道開挖模擬計(jì)算    2.6.2 模型建立    2.6.3 自重應(yīng)力場(chǎng)模擬計(jì)算    2.6.4 隧道開挖模擬計(jì)算    2.6.5 本實(shí)例的FLAC程序  2.7 本章小結(jié)第3章 FLAG本構(gòu)模型與單元  3.1 彈性模型和開挖模型    3.1.1 彈性模型    3.1.2 開挖模型  3.2 M-C和D-P塑性模型    3.2.1 Morh-Coulomb塑性模型    3.2.2 Drucker-Prager塑性模型  3.3 應(yīng)變硬化一軟化模型    3.3.1 應(yīng)變硬化與軟化模型    3.3.2 節(jié)理化模型    3.3.3 雙線性應(yīng)變硬化一軟化的節(jié)理化模型  3.4 雙屈服、劍橋和霍克布朗模型    3.4.1 雙屈服模型    3.4.2 修正的劍橋粘土模型    3.4.3 霍克-布朗模型  3.5 梁、襯砌、錨索和樁單元    3.5.1 梁?jiǎn)卧?   3.5.2 襯砌單元    3.5.3 錨索單元    3.5.4 樁單元  3.6 二維單元    3.6.1 二維巖石錨桿單元    3.6.2 二維條形錨單元    3.6.3 二維支撐單元  3.7 三維單元    3.7.1 三維殼體結(jié)構(gòu)單元    3.7.2 三維土工格柵單元  3.8 本章小結(jié)第4章　FISH語言及建模技術(shù)第5章　隧道及地下工程設(shè)計(jì)與施工方法第6章　雙線鐵路隧道施工過程分析第7章　分離式公路隧道施工過程分析第8章　地鐵盾構(gòu)隧道施工過程分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.1.2　ITASCA公司簡(jiǎn)介　　ITASCA咨詢集團(tuán)公司最早成立于1981年，由美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)土木與礦業(yè)工程系五位博士：Charles Fairhurst博士、Peter Cundall博士、Barry Brady博士、Tony Starfield博士和RaySterling博士聯(lián)合創(chuàng)辦，最初的目的是通過為巖土工程和礦山領(lǐng)域的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)提供巖石力學(xué)和數(shù)值計(jì)算技術(shù)服務(wù)來彌補(bǔ)研究經(jīng)費(fèi)的欠缺。　　經(jīng)過20余年的發(fā)展，ITASCA咨詢集團(tuán)公司已經(jīng)成為一家從事巖土工程咨詢和軟件開發(fā)的國(guó)際公司，服務(wù)領(lǐng)域涵蓋采礦、土木、石油、核廢料處理和環(huán)境工程等。目前，ITASCA在澳大利亞、加拿大、智利、中國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、南非、西班牙、瑞典和美國(guó)10個(gè)國(guó)家設(shè)立了12家成員公司，ITASCA綜合了當(dāng)?shù)鼗?jīng)驗(yàn)和國(guó)際視野的優(yōu)勢(shì)，可以根據(jù)特定問題的需要，隨時(shí)組建國(guó)際化專家團(tuán)隊(duì)，用客戶的母語提供世界一流水平的技術(shù)服務(wù)。　　ITASCA在發(fā)展過程中吸引了世界一流技術(shù)水平的學(xué)者和工程專家的加盟，構(gòu)成了土木、礦山、軟件開發(fā)等領(lǐng)域的世界級(jí)團(tuán)隊(duì)。技術(shù)人員中約70％獲得博士學(xué)位，現(xiàn)任員工中歷任國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)1期和副主席2期，1人獲國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)Muller獎(jiǎng)，5人獲Rocha獎(jiǎng)。目前巖石力學(xué)和巖石工程界普遍使用的技術(shù)手段，如水壓致裂地應(yīng)力測(cè)量、巖石伺服壓力機(jī)、FLAC、離散元等，都凝結(jié)著ITASCA專家的智慧和辛勤勞動(dòng)。　　正是由于ITASCA專家團(tuán)隊(duì)的杰出能力，ITASCA的工作對(duì)象主要集中在超常規(guī)工程的關(guān)鍵技術(shù)問題，為全世界范圍內(nèi)許多世界重大工程關(guān)鍵問題的論證和技術(shù)決策提供世界一流水平的技術(shù)服務(wù)，這些世界級(jí)重大工程包括開挖深度達(dá)到千米級(jí)的南非Palabora邊坡和智利Chuquicamata邊坡，以及開挖深度超過2000m量級(jí)的近20個(gè)深埋地下工程，如Creighton和Kidd Creek等深埋礦山的專題問題技術(shù)論證、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)等工作.　　ITASCA在近年服務(wù)于中國(guó)工程建設(shè)的實(shí)踐活動(dòng)中，就錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)、白鶴灘等大型水電站工程建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問題，先后組織了R.Brummer博士（1990年Rocha獎(jiǎng)獲得者）、M.Board博士（1995年Rocha獎(jiǎng)、2005年美國(guó)巖石力學(xué)學(xué)會(huì)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)獲得者）、W.Blake博士（應(yīng)力解除爆破技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)始人）等來華工作，就這些工程的關(guān)鍵問題提供了專家意見.特別地，2007年2月在錦屏二級(jí)水電站輔助洞的短期現(xiàn)場(chǎng)工作，通過設(shè)計(jì)方案和指導(dǎo)施工單位現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的方式，成功地解決了制約工程安全的強(qiáng)巖爆問題，展現(xiàn)了ITASCA專家解決工程實(shí)際問題的世界一流水準(zhǔn)?！　TASCA藝術(shù)般的數(shù)值計(jì)算軟件是目前巖土工程領(lǐng)域世界上覆蓋面最廣、應(yīng)用最普遍的巖土工程專業(yè)軟件，ITASCA軟件開發(fā)全部來源于工程問題的需要，開發(fā)水平的提高又幫助促進(jìn)了技術(shù)咨詢活動(dòng)解決復(fù)雜問題的能力。ITASCA的技術(shù)開發(fā)和技術(shù)咨詢之間構(gòu)成的良好循環(huán)，成為ITASCA在解決復(fù)雜超常規(guī)問題時(shí)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也構(gòu)成了ITASCA鮮明的技術(shù)特色。運(yùn)用數(shù)值計(jì)算技術(shù)所要求的堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)和解決現(xiàn)實(shí)問題需要具備的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

編輯推薦

　　理論+應(yīng)用，深入剖析隧道及地下工程領(lǐng)域經(jīng)典實(shí)例。

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