第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 岩土工程问题控制方程的建立 2
1.2.1 土体平衡方程 2
1.2.2 土体本构方程 3
1.2.3 土体几何方程 6
1.2.4 土体有效应力原理 6
1.2.5 孔隙流体平衡方程 7
1.2.6 渗流连续方程 8
1.2.7 总控制方程 9
1.3 岩土工程基本分析方法 11
1.3.1 总应力分析法及其控制方程 11
1.3.2 有效应力分析法及其控制方程 13
1.3.3 总应力分析法与有效应力分析法的关系 17
1.4 岩土工程问题数值解法的验证 20
参考文献 23
2.2.1 静力边界条件的概念 25
2.2 静力问题的边界条件 25
2.1 概述 25
第二章 岩土工程问题的边界条件 25
2.2.2 渗流问题中的边界条件 26
2.2.3 固结分析中的边界条件 27
2.3 动力问题的边界条件 29
2.3.1 基本类型 29
2.3.2 透射边界条件 33
2.3.3 其它几种典型的边界条件 41
参考文献 45
3.2 有限单元法与加权残数法的关系 47
3.2.1 加权残数法 47
第三章 有限单元法基本理论 47
3.1 概述 47
3.2.2 Galerkin法 49
3.2.3 有限单元法 49
3.3 等参元及其特性 50
3.3.1 等参元的坐标变换式 50
3.3.2 平面四结点等参元 51
3.3.3 平面八结点等参元 54
3.3.4 空间八结点等参元 56
3.3.5 空间二十结点等参元 59
3.4 有限元中的数值积分方法 63
3.4.1 数值积分方法的基本思想 63
3.4.2 Newton-Cotes积分法 63
3.4.3 Gauss积分法 65
参考文献 69
4.2 位移与孔压模式 70
4.1 概述 70
第四章 饱和土的静力有限元分析理论 70
4.3 Biot三维固结有限元基本方程 72
4.3.1 Biot三维固结方程的空间离散 72
4.3.2 Biot三维固结方程的时间离散 76
4.3.3 Biot三维固结有限元方程 77
4.4 Biot三维固结有限元计算公式 78
4.4.1 任意空间八结点单元固结矩阵各元素计算式 78
4.4.2 长方体八结点单元固结矩阵各元素计算式 83
4.4.3 单元等效结点荷载和流量增量列阵各元素计算式 84
4.5 三维固结问题的有限元法求解过程 87
参考文献 89
第五章 饱和土的动力有限元分析理论 91
5.1 概述 91
5.2 动力方程及其求解 91
5.2.1 用张量形式表达的Biot动力固结方程 91
5.2.2 动力方程的求解 93
5.3 有效应力动力分析方法 99
5.3.1 有效应力动力分析及其计算步骤 100
5.3.2 饱和土体的动力控制方程及其数值解法 102
5.4 弹塑性动力分析方法 106
5.4.1 岩土弹塑性模型理论 106
5.4.2 弹塑性动力反应有限元分析 111
5.5 随机地震作用下的动力分析 112
5.5.1 地震作用下的随机反应分析 112
5.5.2 永久变形危险性评价 116
5.5.3 随机地震作用下边坡的稳定性分析 117
5.5.4 抗震稳定分析的随机可靠性 118
参考文献 124
第六章 土的随机有限元理论 127
6.1 概述 127
6.2 岩土工程可靠性理论 127
6.2.1 土性参数的随机性及统计特征 127
6.2.2 可靠性分析的基本方法 129
6.3 岩土工程随机有限元基本理论 138
6.3.1 岩土参数的随机场特征 138
6.3.2 随机场的离散方法 145
6.3.3 随机有限元基本方法及可靠度计算 149
6.3.4 摄动随机有限元法 154
6.4 典型问题的随机有限元方法 156
6.4.1 地下水流问题的随机有限元 156
6.4.2 基坑边坡的可靠性分析 158
6.4.3 顺层岩质边坡可靠性分析 162
6.5 动力随机有限元方法 167
6.5.1 土体地震反应分析的随机有限元法 167
6.5.2 动态随机有限元法基本原理 174
参考文献 179
7.1 概述 181
第七章 非饱和土的基本理论与有限元分析方法 181
7.2 非饱和土的有效应力原理 182
7.3 非饱和土的本构关系 190
7.4 非饱和土的固结理论 198
7.5 非饱和土的动力分析方法 214
7.5.1 非饱和土体动力控制方程 214
7.5.2 动力控制方程的有限元离散 216
7.5.3 耦合有限元离散方程的数值解法 217
参考文献 220
8.1 概述 223
第八章 岩土工程静力有限元分析程序PDSS 223
8.2 平面变形、空间渗流固结问题有限元分析理论 224
8.3 PDSS程序主要功能与结构 224
8.3.1 主要功能与特点 224
8.3.2 程序框图与结构 226
8.3.3 主要变量及数组列表 228
8.3.4 主程序与子程序简介 230
8.4.1 前期工作 232
8.4 PDSS程序的使用与数据格式 232
8.4.2 数据准备 233
8.4.3 运行及结果输出 235
8.5 PDSS算例及输入输出样本 235
8.5.1 计算条件及网格、时段划分 236
8.5.2 输入数据文件样本 238
8.5.3 结果输出文件样本 238
8.5.4 结果对比分析 257
8.6 PDSS简化版源程序清单 259
参考文献 291
第九章 有限元理论在岩土工程中的应用 293
9.1 宁波机场跑道袋装砂井地基固结有限元分析 293
9.1.1 工程概况 293
9.1.2 本构模型及计算参数 295
9.1.3 有限元分析模式 297
9.1.4 计算结果与分析 297
9.2 尾矿坝地震液化计算 301
9.2.1 三维两相有效应力动力方程式的建立与离散 301
9.2.2 三维两相有效应力动力分析方法 303
9.2.4 南芬尾矿坝有效应力动力分析 304
9.2.3 振动孔隙水压力增长规律 304
9.3 动力荷载作用下饱和软粘土振陷计算实例 306
9.3.1 孔压和残余变形计算模式 306
9.3.2 算例分析 307
9.4 厚覆盖层软土地层的动力反应分析 308
9.4.1 土层参数的选择及地震波输入 309
9.4.2 厚覆盖水平软土地层动力反应计算结果 310
9.5.1 计算模型及参数的确定 313
9.5 软土地层隧道抗震稳定分析 313
9.5.2 动力计算结果及分析 314
9.6 地铁车站抗震稳定性计算 317
9.6.1 地铁车站地基动力稳定性计算 317
9.6.2 地铁车站动力可靠性分析 323
9.7 灰渣坝抗震稳定性的三维有效应力动力分析 326
9.7.1 工程概况及计算参数的确定 326
9.7.2 动力反应计算结果及分析 327
参考文献 329