岩土数值分析1、2、3章2013

岩土工程数值分析与应用 第一章 绪 论 河海大学岩土工程研究所 卢廷浩 第一节 岩土工程问题的基本特点 工程类型的多样性 材料性质的复杂性 荷载条件的复杂性 初始条件与边界条件的复杂性 相互作用问题 几种工程类型(例) 第二节 岩土工程数值分析发展的必然性 为尽可能求得问题的可靠解答，人们的追求与选择大致有三个梯次，退而择之。 建立严格的控制物理方程 －严格精确解 基于假定建立较为精确的控制物理方程－近似理论解 必要简化假设的基础上得到的控制物理方程(微分方程或微分方程组)－寻求数值解 第三节 本课程介绍几种常用数值方法 滑移线理论与特征线方法(Characteristics Line Method ，CLM)。 极限分析法(Limit Analysis Method，LAM) 有限单元法(Finite Element Method， FEM)，包括土体应力变形、固结有限元及渗流有限元； 离散单元法(Discrete/Distinct Element Method，DEM)； 非连续变形分析法(Discontinuous Deformation Analysis ， DDA)； 岩土参数反分析法(Back Analysis Method ,BAM)； 三个常用软件应用(显式有限差分方法差分的拉格朗日法FLAC3D，基于非线性有限元的通用分析软件的ABAQUS，基于离散元方法的PFC ) 人们的认识在不断发展深化，同时伴随其它学科的发展，例如计算方法的多样化与计算技术的发展，能够求解的岩土工程问题的范围和难度在不断扩大。从求解稳定性问题到求解变形和稳定问题， 从土体到岩体，从连续介质到不连续介质，从简单到复杂，从单一问题到综合和耦合问题等。 数值分析发展前景广阔，是学者和工程师们的新舞台。 第四节 学习中应注意的问题 (1)掌握每种方法的数学力学原理，基本假定和适用范围； (2)弄清每种方法对岩土体材料模型及其参数的要求； 学习中应注意的问题 (3)弄清每种方法对岩土体材料与结构的相互作用模型及其参数的要求，包括岩石块体之间的关联和相互作用； (4)分析岩土体是否存在渗流和与水的相互作用或其它耦合问题。 学习中应注意的问题 (5)分析初始条件、边界条件和荷载特征等，确定模拟思路，正确建模； (6)对于反演分析，要研究和分析已知数据，明确待求未知量，选择恰当方法。 应用时注意几个主要环节 (1)研究分析对象，明确计算目的，选择数值分析方法，确定建模方案； (2)确定运用的模型及其参数； (3)确定边界条件与初始条件； 应用时注意几个主要环节 (4)模拟荷载及荷载的动态变化； (5)确定计算的收敛评判依据； (6)考察各环节简化的合理性，考题，否则应调整建模及有关计算模型与参数； (7)确定后处理方法及成果的整理与分析方案。 (8)应用商业软件之前，要先弄清原理 教材：卢廷浩等，岩土工程数值分析与应用 河海大学出版社，2012.12 参考文献 [1] 刘汉东、张勇、贾金禄编著，岩土工程数值计算方法(M)，黄河水利出版社，1995.12。 [2] (美)C.S.德赛、J.T.克里斯琴主编，卢世深、潘善德、王钟琦等译，岩土工程数值方法(M)，中国建筑工业出版社，1981.8。 [3] 中国力学学会计算力学委员会主办，第一届全国计算岩土力学研讨会论文集(M)，西南交通大学出版社，1987.11。 [4] 龚晓南主编，土工计算机分析，中国建筑工业出版社(M)，2000.10。 [5] 廖红建、王铁行，岩土工程数值分析，机械工业出版社(M)，2006.2。 …………更多 岩土工程数值分析与应用第二章 滑移线理论与特征线法 河海大学岩土工程研究所 卢廷浩 概 述 对于土体，滑移线理论、极限分析理论与力的极限平衡理论同属极限状态理论的范畴，都是求土体达到极限状态时解答的理论方法。这些理论方法都是假定分析对象服从库仑材料破坏准则，求解时不考虑材料到达极限状态的过程，即不考虑材料的具体应力应变关系，从而求得土体达到极限状态时的解答，但他们各自求解问题的视角和方法不同。 关于力的极限平衡理论 力的极限平衡理论假定土体为理想刚体，依据于经典静力学中刚体平衡理论推求极限状态解答，简称为极限平衡法。该方法最为人们所熟悉，其突出优点是简单，应用广泛。例如，经典土压力计算理论，假定滑动面的土坡稳定安全系数计算，地基极限承载力计算等。 关于极限分析理论 极限分析理论假定土体为弹性－理想塑性体或刚塑性体，强度包线为直线且服从正交流动规则的标准库仑材料