理论篇 固结有限层理论 3
第一章 固结有限层理论研究进展 3
1-1 固结理论的发展回顾 3
1-2 固结理论的数值分析方法研究进展 4
1-2-1 差分方法 5
1-2-2 有限元方法 5
1-2-3 边界元法 6
1-2-4 加权残值法 6
1-2-5 半解析方法 6
1-2-6 有限层法 6
1-3 有限层方法研究进展 7
1-2-7 无单元法 7
1-4 层状横观各向同性弹性半空间模型及其有限层分析方法 9
1-4-1 层状横观各向同性弹性半空间模型 9
1-4-2 层状横观各向同性弹性连续介质的有限层法 10
1-5 固结有限层理论研究进展 14
1-6 本篇研究目的及主要研究内容 15
1-6-1 研究目的和意义 15
1-6-2 目前存在的问题 15
1-6-3 研究的主要内容 16
参考文献 16
第二章 比奥固结理论有限层弹性解法 21
2-1 比奥固结理论简介 21
2-2 比奥固结理论的有限层解法 22
2-2-2 位移和超静水压力的变化模式 23
2-2-1 有效应力原理 23
2-2-3 比奥固结方程的有限层格式 24
2-2-4 计算方程式的变换 25
2-2-5 整体分析 26
2-3 计算方法与程序的验证 27
2-3-1 计算稳定性探讨 27
2-3-2 瞬时沉降 28
2-3-3 最终沉降 30
2-3-4 固结过程 30
2-3-5 横观各向同性 32
2-3-6 Mandol-Cryer效应 32
2-4-2 弹性模量的横观各向同性对沉降计算结果的影响 34
2-4-1 计算参数 34
2-4 弹性模量的横观各向同性对计算结果的影响 34
2-4-3 弹性模量的横观各向同性对孔压计算结果的影响 35
2-4-4 弹性模量的横观各向同性对水平位移计算结果的影响 35
2-5 泊松比的横观各向同性对计算结果的影响 36
2-5-1 计算参数 36
2-5-2 泊松比的横观各向同性对沉降计算结果的影响 36
2-5-3 泊松比的横观各向同性对孔压计算结果的影响 37
2-5-4 泊松比的横观各向同性对水平位移计算结果的影响 38
2-6 埋深基础的瞬时沉降计算 38
2-6-1 存在的问题 38
2-6-2 计算方法 39
2-6-3 计算结果 39
2-7-2 均布荷载作用于地表的计算分析结果 42
2-7-1 地基土参数 42
2-7 成层地基土三维固结的计算结果 42
2-7-3 均布荷载作用于土中的计算分析结果 44
2-7-4 地下水在地表以下的均布荷载计算分析结果 44
2-8 小结 47
参考文献 47
附录 48
第三章 非线性有限层计算 56
3-1 简易的非线性地基土弹性模量计算方法 56
3-1-1 地基土非线性模型概述 56
3-1-2 与竖向应力部分有关的E（z）考虑方法 56
3-1-3 应力水平的考虑方法 58
3-1-4 应力在水平向考虑方法f(x,y) 59
3-2-1 两坐标系的对应关系 60
3-2 非线性有限层法 60
3-2-2 刚度矩阵的计算 62
3-2-3 应力向量的计算 65
3-2-4 第i级荷载作用时的编程思路 66
3-3 应力修正及修正前后应力状态计算 66
3-3-1 破坏后的应力修正 66
3-3-2 修正前后应力状态计算 68
3-4 计算方法的验证 69
3-4-1 简化土体弹性模量计算方法的验证 69
3-4-2 非线性有限层计算方法的验证 71
3-5 小结 73
参考文献 73
4-1 比奥固结方程的增量解法 74
第四章 地基土非线性的有限层固结计算 74
4-2 ｛Rt｝的计算方法 75
4-3 比奥固结问题本质的进一步解释 77
4-4 小结 78
参考文献 78
应用篇 固结有限层理论在共同作用中的应用 81
第五章 共同作用问题数值方法研究进展 81
5-1 桩土共同作用问题研究进展 81
5-1-1 桩基设计回顾 81
5-1-2 计算方法 83
5-1-3 固结有限层理论在桩土共同作用中的研究进展 85
5-2 基坑工程数值方法研究进展 86
5-2-1 基坑开挖土体性状的研究进展 86
5-2-2 考虑位移和时间效应的土压力研究 87
5-2-3 基坑工程数值方法研究进展 91
5-3 本篇研究目的及主要研究内容 92
5-3-1 桩土共同作用问题 92
5-3-2 基坑开挖问题 93
参考文献 93
第六章 考虑固结的桩土共同作用有限层分析 97
6-1 群桩-土-承台结构的剖分 97
6-2 桩土支承体系基本方程建立 98
6-3 单桩桩身总体刚度矩阵 101
6-4 群桩-土-刚性承台结构共同作用弹性分析基本方程 102
6-5 桩土支承体系柔度矩阵系数和孔压柔度矩阵系数计算 103
6-6-1 荷载传递函数方法简介 105
6-6 荷载传递函数 105
6-6-2 桩侧荷载传递函数 107
6-6-3 桩端荷载传递函数 110
6-7 群桩-土-刚性承台结构共同作用非线性分析 110
6-8 广义荷载传递函数的验证 112
6-8-1 计算方法验证 112
6-8-2 软化效应分析 112
6-9 带台单桩数值分析结果 115
6-9-1 计算参数 115
6-9-2 结果与分析 117
6-10 带台单桩影响因素分析 120
6-10-1 土体渗透系数对固结沉降的影响 120
6-10-4 加载方式对固结沉降的影响 124
6-10-2 土体泊松比对固结沉降的影响 124
6-10-3 桩土弹性模量比对固结沉降的影响 124
6-11 群桩计算结果与分析 128
6-11-1 计算参数 128
6-11-2 四桩承台计算结果与分析 128
6-11-3 九桩承台计算结果与分析 128
6-12 小结 137
参考文献 137
第七章 考虑固结的基坑开挖问题有限层求解 138
7-1 绪论 138
7-2 基坑开挖等效荷载的计算 138
7-2-1 A类边界条件有限层等效开挖荷载计算 138
7-2-2 B类边界条件有限层等效开挖荷载计算 141
7-3 基坑开挖问题的有限层求解 144
7-4 有限元和有限层求解开挖问题的比较 146
7-4-1 计算工作量的比较 146
7-4-2 计算结果比较分析 146
7-5 泊松比和弹性模量的横观各向同性对基坑开挖的影响 147
7-5-1 计算参数 147
7-5-2 泊松比对基坑开挖的影响 147
7-5-3 弹性模量的横观各向同性对基坑开挖的影响 147
7-6 考虑固结的基坑开挖问题有限层求解 150
7-6-1 考虑固结的开挖部分耦合矩阵计算 150
7-6-2 考虑固结的开挖部分渗透矩阵计算 151
7-7-2 土体渗透系数对开挖基坑的影响 152
7-7-3 固结对开挖基坑回弹量的影响 152
7-7 考虑固结的开挖有限层求解结果与分析 152
7-7-1 计算方法和程序验证 152
7-6-3 考虑固结的开挖有限层计算 152
7-7-4 固结对开挖基坑孔压的影响 153
7-7-5 固结对开挖基坑水平位移的影响 153
7-8 小结 155
参考文献 155
实践篇 沉降预测方法及工程原位测试研究 159
第八章 沉降预测方法研究 159
8-1 前言 159
8-2 “S”形的数学力学证明 160
8-2-1 从本构关系的角度证明S-t曲线呈“S”形 160
8-2-2 从一维固结理论角度证明S-t曲线呈“S”形 163
8-3-1 不通过原点的机理分析 165
8-3 “S”形的机理进一步分析 165
8-3-2 “S”形机理分析 166
8-4 数学模型的建立与求解 166
8-4-1 模型建立 166
8-4-2 模型的特点 167
8-4-3 模型的求解 168
8-5 几个值得进一步研究的问题 169
8-5-1 各种计算方法的比较 169
8-5-2 测量误差对预测结果的影响 170
8-5-3 测点数对预测结果的影响 170
8-6 考虑流变的沉降预测方法研究 171
8-6-1 模型建立 171
8-5-5 多级加载 171
8-5-6 模型的选用 171
8-5-4 求解方法研究 171
8-6-2 模型验证 174
8-6-3 参数分析 176
8-7 工程示例分析 178
8-7-1 美国休斯敦贝壳广场大厦 178
8-7-2 宁通公路 179
8-7-3 上海贸海宾馆 179
8-7-4 深圳滨海大道 180
8-8 小结 180
参考文献 180
附录 182
9-1 某图书馆工程的原位测试研究与理论验证 183
9-1-1 工程概况 183
第九章 典型工程大型原位测试研究与理论验证 183
9-1-2 工程地质条件 185
9-1-3 按复合桩基设计方法和塑性支承桩进行工程设计 186
9-1-4 监测方案 190
9-1-5 监测进程 190
9-1-6 现场实测结果与分析 191
9-1-7 根据实测资料进行沉降跟踪预测研究 194
9-1-8 计算方案与有限层计算分析 194
9-2 某基坑工程的原位测试研究与理论验证 200
9-2-1 工程概况 200
9-1-9 建成的图书馆效果图 200
9-2-2 地质概况 202
9-2-3 沉降监测 204
9-2-4 计算与实测结果对比分析 206
参考文献 211
第十章 结论与展望 212
10-1 结论 212
10-2 展望 213
附录 固结有限层程序 214
源程序代码 214
输入文件INPUT.DAT 224
输出文件OUT.DAT 224
致谢 233