地震工程中的计算岩土力学PDF电子书下载

第1章 概述及有效应力的概念 1

1.1 概述 1

1.2 土体及其他孔隙介质的性质：为何全变形分析是唯一有效的途径 3

1.3 饱和及部分饱和介质中的有效应力概念 5

1.3.1 存在孔隙的单一流体 5

1.3.2 有效应力的另一种解法 6

1.3.3 存在于两种（或更多）孔隙流体、部分饱和介质中的有效应力 10

参考文献 12

第2章 动力情况下土体—孔隙流体相互作用控制方程 15

2.1 概述 15

2.2 单一孔隙流（水）的完全饱和特性 16

2.2.1 平衡方程与质量平衡（u，w及p） 16

2.2.2 简化的方程组（u-p形式） 21

2.2.3 各种近似方法的有效性 23

2.3 忽略大气压力（pa＝0）后的部分饱和特性 26

2.3.1 在实际分析中需要考虑部分饱和问题的原因 26

2.3.2 部分饱和条件下方程的修正 27

2.4 考虑空气流动（Pa≥0）的部分饱和介质特性 30

2.4.1 包含空气流动的控制方程 30

2.4.2 控制方程 30

2.5 基于复合混合理论的微分方程 32

2.5.1 运动方程 33

2.5.2 微观平衡方程 34

2.5.3 宏观平衡方程 35

2.5.4 本构方程 36

2.5.5 一般场方程 37

2.5.6 术语 39

2.6 结论 41

参考文献 41

第3章 有限元离散和控制方程的解法 45

3.1 有限元离散步骤 45

3.2 适用于一般岩土力学有限元程序的u-p格式离散 47

3.2.1 一般控制方程概述 47

3.2.2 控制方程在空间上的离散 49

3.2.3 控制方程在时间上的离散 50

3.2.4 瞬态解（固结、静力解、排水非耦合、不排水）的一般适用性 56

3.2.5 通过线性等效量说明的数值方程结构 59

3.2.6 阻尼矩阵 60

3.3 u-U格式的离散与其显式解 60

3.3.1 控制方程 60

3.3.2 离散方程及显式格式 62

3.3.3 基于线性等效量形式的数值方程结构（亦即3.2.5） 62

3.4 理论：方程的张量形式 66

3.5 结论 68

参考文献 68

第4章 本构关系——塑性力学 73

4.1 引言 73

4.2 广义塑性力学理论框架 74

4.2.1 试验方面 74

4.2.2 广义塑性力学 75

4.2.3 经典塑性力学理论 79

4.3 临界状态模型 93

4.3.1 引言 93

4.3.2 正常固结黏土的临界状态模型 94

4.3.3 适用于沙土的临界状态模型 105

4.4 改进模型 110

4.4.1 引言 110

4.4.2 黏土的广义塑性本构模型 114

4.4.3 沙土的广义塑性模型 121

4.4.4 各向异性 134

4.5 修正的致密化模型 141

4.5.1 考虑循环活动性的致密化模型 141

参考文献 146

第5章 静力、固结及部分饱和动力问题的实例 153

5.1 概述 153

5.2 静力问题 154

5.2.1 算例（a）：无约束—小约束条件 154

5.2.2 算例（b）：具有约束变形的介质问题 156

5.2.3 算例（c）：强约束—不排水特性 157

5.2.4 算例（d）：π截面屈服准则的影响 162

5.3 垂直土柱等温排水 163

5.4 从地下含水层中抽水而产生沉降的模拟 167

5.5 含水层中的气体储存情况模拟 169

5.6 置于部分饱和土体上的柔性基础 172

5.7 小应变与有限变形公式之间的固结与动力结果比较 175

5.7.1 完全饱和土柱的固结 175

5.7.2 完全饱和和部分饱和土柱的固结 176

5.7.3 完全饱和和部分饱和情况下的二维土层固结 178

5.7.4 地震荷载下的完全饱和土柱 179

5.7.5 在自重和水平地震荷载作用下垂直边坡的弹塑性大应变特征 183

5.8 结论 185

参考文献 185

第6章 数值预测模型的离心机试验验证 188

6.1 介绍 188

6.2 离心机模拟的缩尺定律 189

6.3 委内瑞拉一个原型堤缩尺模型的离心机试验 191

6.4 VELACS项目 200

6.4.1 一般分析流程 204

6.4.2 确定数值模型中的每个参数的精确方法 205

6.4.3 层状剪切箱模型 206

6.4.4 Pastor-Zienkiewicz mark Ⅲ模型的参数确定 207

6.5 与VELACS离心机试验的对比 207

6.5.1 模型简介 207

6.5.2 试验和计算预测的对比 212

6.6 挡土墙的离心机试验 214

6.7 结论 217

参考文献 217

第7章 预测应用与反演分析 222

7.1 引言 222

7.2 神户人工岛多向加载影响下液化问题模拟 223

7.2.1 导论 223

7.2.2 人工岛观测到的多向荷载及其液化现象的数值模拟 224

7.3 基于新潟地震液化特性模拟对初始（剪切）应力影响的解释 232

7.3.1 初始剪切应力的影响 233

7.4 岸墙失稳与对策 235

7.4.1 边界条件与建模 236

7.4.2 结果和讨论 238

7.5 圣费尔南多下坝失稳 241

7.6 某土石坝的液化破坏机制（N坝） 248

7.6.1 分析对象 248

7.6.2 地震动输入 249

7.6.3 边界条件与建模 250

7.6.4 计算结果 252

7.6.5 小结 253

7.7 1964年新潟地震的液化破坏 254

7.7.1 计算结果 257

7.8 常规土与改良土层的相互作用 259

7.8.1 地震动输入 261

7.8.2 地震荷载下的安全性 263

7.8.3 小结 267

参考文献 267

第8章 分析和计算的专题讨论：辐射边界、自适应有限元网格加密和不可压缩特性 270

8.1 概述 270

8.2 地震动输入与辐射边界 270

8.2.1 指定地震动：绝对和相对位移 270

8.2.2 辐射边界条件：一维问题公式 273

8.2.3 辐射边界条件：二维问题处理 275

8.2.4 地震动输入和辐射边界——结语 277

8.3 改进精度的自适应网格加密和局部现象的捕获 279

8.3.1 自适应加密概述 279

8.3.2 局部失稳与应变软化：可能的非唯一性数值解 283

8.4 不可压缩材料混合插值函数的稳定化求解方法 286

8.4.1 不排水不可压缩材料特性的问题 286

8.4.2 速度校正，稳定化处理 287

8.4.3 举例说明分割算子过程的有效性 289

8.4.4 稳定化算法成功的原因 291

参考文献 293

第9章 饱和多孔介质静态和动态有限元分析的计算程序 296

9.1 概述 296

9.2 DIANA-SWANDYNEⅡ程序概述 296

9.3 DIANA-SWANDYNEⅡ中的主要程序说明 298

9.3.1 最高级别程序 298

9.3.2 控制数据与材料数据的子程序 299

9.3.3 网格数据输入的子程序 301

9.3.4 用于分析的主控制子程序 302

9.3.5 单元矩阵的形成和残差计算的子程序 304

9.4 主要辅助子程序 306

9.5 本构模型子程序 308

9.5.1 标准的本构模型接口子程序CONSTI 308

9.5.2 用于一般扩散的本构模型 309

9.5.3 其他实现的模型 310

9.6 系统相关的子程序 310

参考文献 311

附录9A在SM2D中实现新模型 313

9A.1 与主要程序的接口 314

9A.2 仅用于输入的变量 314

9A.3 输入和输出变量 316

9A.4 仅用于输出的变量 317

9A.5 ISWDP分支 318

9A.6 公共退出 321

9A.7 错误退出 321

9A.8 目前的一些进展情况 321

9A.9 另一算例的实现 322