第1章 概论 1
1.1材料强度理论和极限分析方法的概念与发展过程 1
1.2钢材的强度试验与应力-应变关系 3
1.2.1钢材拉伸试验及其应力-应变关系 3
1.2.2静水压力（各向均匀受压）试验结果 4
1.3混凝土的抗剪强度试验与应力-应变关系 4
1.3.1混凝土抗剪强度试验 4
1.3.2混凝土单轴受压的应力-应变曲线 10
1.4岩石的强度试验与应力-应变关系 11
1.4.1岩石抗剪强度试验 11
1.4.2岩石承压试验的应力-应变曲线 12
1.5土的压缩试验与三轴剪切试验 13
1.5.1土的压缩试验 13
1.5.2土的三轴剪切试验 14
1.6工程塑性材料的基本力学特性 16
1.6.1金属材料的基本材料特征与力学特点 16
1.6.2岩土类材料的基本材料特征与力学特点 16
1.6.3广义塑性力学与传统塑性力学 17
第2章 力学基础知识 19
2.1一点的应力状态 19
2.2应力张量分解及其不变量 21
2.3八面体应力、广义剪应力与纯剪应力 23
2.4应力空间与π平面上的应力分量 25
2.5传统三维莫尔应力圆与岩土三维莫尔应力圆 28
2.5.1传统三维莫尔应力圆 28
2.5.2岩土三维莫尔应力圆 28
2.6洛德参数与洛德角 30
2.7一点的应变状态 34
2.8应变空间与应变π平面上的应变分量 36
2.9各种剪应变间的关系 38
2.10弹塑性力学基本方程 39
2.10.1运动方程与平衡方程 39
2.10.2几何方程与连续方程 40
2.10.3本构方程（物理方程） 41
2.10.4边界条件和初始条件 41
2.11岩土材料的弹性剪切应变能 42
第3章 屈服条件 44
3.1屈服条件与屈服面 44
3.1.1屈服条件的概念及其性质 44
3.1.2屈服条件应遵循的力学原则及其检验标准 47
3.2基于传统三维莫尔应力圆的三维能量屈服条件——岩土常规三轴三维能量屈服条件 48
3.2.1岩土材料应变比能计算 48
3.2.2岩土材料平面（单剪）能量与三维能量屈服条件 49
3.2.3岩土材料常规三轴屈服条件的几种表达式 53
3.3经典屈服条件 55
3.3.1莫尔-库仑屈服条件 55
3.3.2德鲁克-普拉格屈服条件与三维德鲁克-普拉格屈服条件 57
3.3.3金属材料的屈服条件（屈瑞斯卡与米赛斯屈服条件） 60
3.4基于岩土三维莫尔应力圆的三维能量屈服条件——压硬岩土常规三轴与真三轴三维能量屈服条件 65
3.4.1压硬岩土常规三轴三维能量屈服条件 65
3.4.2压硬岩土真三轴三维能量屈服条件 65
3.5工程材料屈服条件体系 70
3.5.1屈服条件体系的表述与推导 70
3.5.2工程算例 70
3.6国内外采用的一些其他屈服条件 76
3.6.1拉德-邓肯（Lade-Duncan）屈服条件、松冈元-中井（Matsuoka-Nakai）和郑颖人-陈瑜瑶屈服条件 76
3.6.2基于双剪应力条件的统一强度理论与统一屈服条件 78
3.6.3基于空间滑动面强度准则的广义非线性强度条件 79
3.6.4霍克-勃朗（Hoek-Brown）条件 81
3.7辛克维兹-潘德屈服条件（二次式屈服条件） 82
3.7.1辛克维兹-潘德屈服条件 82
3.7.2包含二次式在内的工程材料统一屈服条件 86
3.8屈服系数的计算 89
3.8.1屈服系数概念 89
3.8.2强度折减法求解强度储备屈服系数 89
3.8.3荷载增量法求解超载屈服系数 90
3.9应变表述的屈服条件 92
第4章 破坏条件 98
4.1概述 98
4.2破坏函数与破坏曲面 100
4.2.1破坏函数与破坏面的概念 100
4.2.2金属材料的破坏条件 102
4.2.3岩土类材料的破坏条件 103
4.3极限应变计算 106
4.3.1弹性极限应变的解析计算 106
4.3.2弹塑性极限应变计算 107
4.3.3混凝土与钢材极限应变计算 108
4.4岩土类材料极限拉应变计算 113
4.5应变表述的屈服系数和破坏系数 115
4.5.1屈服系数 115
4.5.2破坏系数 118
第5章 极限分析方法 122
5.1极限分析方法的发展 122
5.1.1传统极限分析法 122
5.1.2基于整体破坏的数值极限分析方法 122
5.1.3基于点破坏的数值极限分析方法 123
5.2传统极限分析方法简介 124
5.2.1传统极限分析的基本假设 124
5.2.2传统极限分析法的整体破坏条件 125
5.2.3传统极限分析计算方法 126
5.3基于整体破坏的数值极限分析法——有限元强度折减法与荷载增量法 126
5.3.1概述 126
5.3.2基于整体破坏的有限元极限分析法 127
5.4基于点破坏条件的数值极限分析法——极限应变法 133
5.4.1极限应变法原理 133
5.4.2极限应变法的基本理论 134
第6章 数值极限方法在边坡与基坑工程的应用 136
6.1有限元强度折减法与极限应变法在二维土坡中的应用 136
6.1.1 D-P准则安全系数计算分析 136
6.1.2边坡临界滑动面的确定 137
6.1.3边坡的极限高度 138
6.1.4朗肯主动土压力 142
6.2在岩质边坡中的应用 145
6.2.1结构面的有限元模拟 146
6.2.2岩质边坡算例 147
6.3在三维边坡中的应用 154
6.3.1在三维土坡中的应用 154
6.3.2在三维岩坡中的应用 156
6.4边（滑）坡抗滑桩的计算与设计 158
6.4.1抗滑桩推力计算分析 158
6.4.2有限元强度折减法的锚拉抗滑桩设计 161
6.4.3有限元强度折减法的埋入式抗滑桩设计 165
6.5有限元极限分析法在基坑工程中的应用 172
6.5.1有限元强度折减法进行渗流条件下基坑稳定性分析 172
6.5.2有限元强度折减法进行非完整潜水井降水条件下基坑稳定性分析 175
第7章 数值极限分析法在地基工程中的应用 177
7.1 3种极限分析方法求解土体无重条形地基承载力 177
7.1.1无重条形地基Prandtl解 177
7.1.2有限元荷载增量法求解 177
7.1.3极限应变法求解 178
7.1.4不同内摩擦角时3种方法计算结果对比 179
7.2极限应变法求解土体条形地基承载力系数 179
7.2.1 Nc求解 180
7.2.2 Nq求解 181
7.2.3 Nr求解 181
7.2.4应用承载力系数求条形地基极限荷载 183
7.3 Prandtl法、极限应变法和荷载增量法的条形地基破坏面位置比较 184
7.4荷载增量法求解含软弱结构面的岩石地基极限承载力 185
7.4.1软弱结构面倾角的影响 185
7.4.2节理强度的影响 186
7.4.3节理位置的影响 186
7.5荷载增量法与极限应变法对地基现场载荷试验的数值模拟 187
7.5.1荷载增量法求地基承载力特征值 187
7.5.2极限应变法求地基承载力特征值 189
7.6强度折减法求解碎石桩复合地基极限承载力 190
7.6.1有限元模型及其计算参数 191
7.6.2有限元荷载增量法计算碎石桩复合地基结果分析 191
7.7强度折减法与荷载增量法求解竖向承压桩基础的极限荷载 193
7.7.1工程桩工况与有限元建模 193
7.7.2强度折减法判定桩基础极限荷载 194
7.7.3荷载增量法判定桩基础极限荷载 196
7.7.4荷载增量法与强度折减法各种判据的计算结果 198
7.8竖向承压桩基础的破坏特征和承载机理研究 198
7.8.1概述 198
7.8.2桩基础室内模型试验 199
7.8.3工程桩桩基础现场试验 202
7.8.4桩基础破坏特征 203
7.8.5桩基础有限元极限分析 210
7.8.6桩基础极限承载力与承载机理分析 211
7.8.7研究结论 212
第8章 数值极限分析在隧洞工程中的应用 214
8.1有限元强度折减法计算均质隧洞稳定安全系数 214
8.2极限应变法在圆形隧洞稳定性分析中的应用 216
8.2.1隧洞围岩破裂面的演化过程 216
8.2.2圆形隧洞滑移线理论 216
8.2.3基于极限应变法的圆形隧洞数值极限分析 217
8.3有限元强度折减法研究矩形和拱形隧洞的破坏机理 220
8.3.1矩形隧洞破坏机理 220
8.3.2拱形隧洞破坏机理 222
8.4深、浅埋隧洞的破坏与稳定性分析 223
8.4.1深埋隧洞破坏与稳定性分析 223
8.4.2浅埋隧洞破坏与稳定性分析 226
8.5有限元强度折减法进行有衬砌隧洞的稳定性分析 227
8.5.1计算模型 227
8.5.2应力释放的计算方法 229
8.5.3毛洞稳定性分析 229
8.5.4初衬后隧洞稳定性分析 230
8.5.5二衬后隧洞稳定性分析 231
8.5.6二次衬砌安全系数计算 234
8.5.7黄土隧洞设计计算的ANSYS软件命令流 235
第9章 有限元极限分析在结构工程中的应用 244
9.1极限应变法在钢梁中的应用 244
9.1.1概述 244
9.1.2 Q235钢梁的试验与计算 245
9.1.3 45＃中碳钢梁的试验与计算 252
9.2极限应变法在钢筋混凝土梁中的应用 257
9.2.1材料强度试验 257
9.2.2混凝土及钢筋极限应变计算 259
9.2.3钢筋混凝土简支梁试验设计 261
9.2.4钢筋混凝土简支梁数值模拟 262
9.2.5钢筋混凝土简支梁试验 263
9.2.6模型试验与极限应变法计算的主控项目结果对比 266
9.3极限应变法在沉管隧道中的应用研究 266
9.3.1引言 266
9.3.2沉管结构试验设计 266
9.3.3求解材料极限应变 268
9.3.4沉管结构数值模拟 271
9.3.5沉管结构静载试验 278
9.3.6模型试验与极限应变法计算的主控项目结果对比 287
参考文献 288
专业名词 296