显式计算方法在交通岩土工程中的应用

本书重点介绍了显式数值方法 (如显式有限元、显式有限差分、显式离散元方法等) 的概念、理论及特点, 以及它们在岩土力学基本问题及交通岩土工程中的实际应用。本书内容涵盖了理论概念和工程实践, 并重点介绍了后者, 主要涉及数学建模、计算程序及其实现、算法验证和工程案例的计算分析。本书详细探讨了显式计算方法的各种应用案例, 如地基承载力、边坡或滑坡的稳定性分析、路基路面处理以及桥梁基础稳定性等问题。本书的主要特点是对复杂的岩土力学及工程问题的计算编程及解决实际问题方面进行了全面和系统的阐述。

1　绪论…………………………………………………………………………………………… 1　1. 1　交通岩土工程问题……………………………………………………………………… 1　1. 2　岩土材料强度理论……………………………………………………………………… 1　1. 3　显式有限差分方法……………………………………………………………………… 7　1. 4　双剪弹塑性本构模型的显式有限差分形式…………………………………………… 12　1. 5　显式有限元方法………………………………………………………………………… 162　显式有限差分方法在地基承载力问题中的应用…………………………………………… 20　2. 1　地基承载力解析解及半解析解………………………………………………………… 21　2. 2　地基承载力数值解……………………………………………………………………… 21　2. 3　条形基础承载力数值解与解析解的比较……………………………………………… 24　2. 4　中间主应力效应对条形及圆形基础地基承载力的影响……………………………… 26　2. 5　软岩三轴试验数值模拟及地基承载力问题…………………………………………… 313　显式有限差分方法在地震反应分析中的应用……………………………………………… 41　3. 1　场地的地震反应分析…………………………………………………………………… 41　3. 2　土坝地震反应分析……………………………………………………………………… 474　显式有限差分方法在边坡稳定性问题中的应用…………………………………………… 52　4. 1　强度折减方法…………………………………………………………………………… 52　4. 2　流动法则对边坡稳定性的影响………………………………………………………… 54　4. 3　边坡形状对边坡稳定性的影响………………………………………………………… 56　4. 4　边坡渗流稳定性分析…………………………………………………………………… 58　4. 5　基坑边坡稳定性分析…………………………………………………………………… 685　显式有限元方法在边坡动力稳定性问题中的应用………………………………………… 77　5. 1　基本理论与方法………………………………………………………………………… 77　5. 2　边坡动力稳定性分析…………………………………………………………………… 81　5. 3　土坝边坡动力稳定性问题……………………………………………………………… 91　5. 4　地下采煤诱发边坡失稳问题…………………………………………………………… 98　5. 5　地震诱发山体滑坡问题……………………………………………………………… 1016　显式离散元方法在路基路面问题中的应用……………………………………………… 109　6. 1　路基动力夯实及水泥混凝土路面打裂压稳问题简介……………………………… 109　2　6. 2　显式离散元方法简介………………………………………………………………… 110　6. 3　路基动力夯实颗粒流离散元数值分析……………………………………………… 113　6. 4　水泥混凝土路面打裂压稳的块体离散元数值分析………………………………… 124　6. 5　透水路面混凝土材料宏细观力学特性……………………………………………… 1307　山区堆积体架设公路桥梁稳定性分析…………………………………………………… 142　7. 1　概述…………………………………………………………………………………… 142　7. 2　基本理论及方法……………………………………………………………………… 146　7. 3　堆积体及桥梁结构稳定性分析……………………………………………………… 148附录1　主要物理量及参数符号表…………………………………………………………… 161附录2　双剪弹塑性本构模型显式有限差分计算程序(FLAC2D/ 3D) …………………… 163附录3　土动力学本构模型的显式有限元计算程序………………………………………… 172