第1章 岩土工程数值方法简介 1
1．1 数值分析方法概述 1
1．2 三维快速拉格朗日分析的数学模型 3
1．2．1 空间导数的有限差分近似 3
1．2．2 节点运动方程 4
1．2．3 增量形式的本构方程 6
1．2．4 时间导数的有限差分近似 7
1．2．5 阻尼力 7
1．2．6 有限差分法 7
1．3 常用数值计算软件对比 8
1．3．1 FLAC3D软件 8
1．3．2 3DEC特性简介 10
1．3．3 FLAC法和有限元法的优缺点 11
1．3．4 ABAQUS、ANSYS、FLAC3D的比较 13
1．4 数值分析在岩土工程分析中的地位 13
1．5 本章小结 15
第2章 FLAC3D快速学习 16
2．1 安装启动程序 16
2．1．1 组件 16
2．1．2 应用程序和图形处理设备 16
2．1．3 启动软件 17
2．1．4 程序的初始化 18
2．1．5 运行FLAC3D 18
2．2 基本操作 18
2．2．1 常用命令的使用 18
2．2．2 基本术语 25
2．2．3 有限差分网格 27
2．2．4 命令语法 27
2．2．5 对象的命名 28
2．3 用FLAC3D问题分析过程 29
2．3．1 简单网格的生成 30
2．3．2 定义材料模型 33
2．3．3 设定边界和初始条件 35
2．3．4 初始平衡状态 39
2．3．5 保存和恢复某个状态 42
2．3．6 常用命令总结 45
2．3．7 符号约定 46
2．3．8 文件类型 47
2．4 本章小结 48
第3章 FLAC3D中的参数化设计语言——FISH 49
3．1 代码的编写规范 49
3．1．1 命名规则 49
3．1．2 代码书写 50
3．1．3 程序注释 50
3．1．4 格式化及缩排 51
3．2 数据类型 51
3．2．1 数值型数据类型 52
3．2．2 字符型数据类型 52
3．2．3 指针型数据类型 52
3．3 变量与函数 53
3．3．1 变量 53
3．3．2 函数的创建 53
3．3．3 函数的调用 54
3．4 运算符 55
3．4．1 算术运算符 55
3．4．2 字符串运算符 56
3．4．3 关系运算符 57
3．5 表达式 57
3．5．1 表达式的组成 57
3．5．2 表达式的书写规则 57
3．5．3 复合表达式的运算顺序 58
3．6 程序控制结构 58
3．6．1 顺序结构 58
3．6．2 选择结构 59
3．6．3 循环结构 63
3．6．4 其他结构控制语句 65
3．7 数组 67
3．7．1 一维数组 67
3．7．2 多维数组 68
3．8 文件系统 69
3．8．1 文件的打开和关闭 69
3．8．2 文件的写操作 70
3．8．3 文件的读操作 72
3．9 应用实例 73
3．9．1 前处理程序 73
3．9．2 计算分析程序 74
3．9．3 后处理程序 76
3．10 本章小结 82
第4章 FLAC3D自定义本构模型方法 83
4．1 概述 83
4．2 损伤演化本构模型 84
4．2．1 裂隙岩体本构关系 84
4．2．2 压应力作用下裂隙岩体损伤柔度张量 85
4．2．3 拉应力作用下裂隙岩体损伤柔度张量 86
4．2．4 损伤度 87
4．3 裂纹损伤演化自定义本构模型 87
4．4 隧道开挖损伤演化模拟 102
4．4．1 计算模型与方法 103
4．4．2 模拟结果分析 104
4．5 本章小结 107
第5章 FLAC3D建模方法 108
5．1 简单网格的建立 108
5．1．1 基本网格的形状 108
5．1．2 单元网格的生成 110
5．1．3 网格的连接 113
5．1．4 简单网格模型的建立 116
5．2 其他网格模型的导入 118
5．2．1 FLAC3D网格的数据格式 118
5．2．2 ANSYS网格模型的导入 119
5．2．3 ABAQUS网格模型的导入 131
5．3 复杂模型的建立 131
5．3．1 实体单元的建立 132
5．3．2 结构单元的建立 136
5．3．3 后处理 141
5．4 本章小结 145
第6章 典型岩土力学问题FLAC3D模拟 146
6．1 锯齿结构面直剪试验模拟 146
6．1．1 模型建立 146
6．1．2 节理面特性 154
6．1．3 模拟结果与讨论 155
6．2 层状岩体压缩特性模拟 163
6．2．1 数值计算模型 163
6．2．2 层状岩体破坏机理的理论分析 168
6．2．3 单轴压缩模拟分析 169
6．3 本章小结 179
第7章 FLAC3D在基坑工程中的应用 180
7．1 FLAC3D基坑模拟基本方法 180
7．1．1 模型尺寸与边界条件 180
7．1．2 初始应力条件 181
7．1．3 本构模型选择 181
7．1．4 修正剑桥模型 183
7．1．5 基坑支护结构模似 188
7．1．6 模拟步骤及收敛判断 193
7．2 应用实例一：内支撑支护基坑数值模拟 194
7．2．1 计算模型及参数 194
7．2．2 支护结构及接触参数 195
7．2．3 施工工况模拟步骤 196
7．2．4 计算结果及分析 197
7．2．5 计算命令 202
7．3 应用实例二：土钉支护基坑数值模拟 206
7．3．1 工程概况 206
7．3．2 计算模型及参数 206
7．3．3 施工工况模拟步骤 208
7．3．4 计算结果及分析 209
7．3．5 计算命令 215
7．4 本章小结 218
第8章 FLAC3D在边坡工程中的应用 219
8．1 边坡稳定性的强度折减法分析 219
8．1．1 强度折减法的基本原理 219
8．1．2 计算模型介绍 220
8．1．3 边坡失稳判据 221
8．2 边坡滑动面确定方法及稳定性影响因素研究 229
8．2．1 滑动面确定方法 229
8．2．2 粘结力的影响 234
8．2．3 内摩擦角的影响 236
8．2．4 抗拉强度的影响 238
8．2．5 剪胀角的影响 238
8．2．6 弹性模量的影响 244
8．3 Mohr-Coulomb准则在层状边坡稳定性分析中的应用 248
8．3．1 地质概况 248
8．3．2 失稳机制 248
8．3．3 数值计算方法 249
8．3．4 分析与讨论 252
8．4 Hoek-Brown准则在三维边坡稳定性分析中的应用 256
8．4．1 工程概况 256
8．4．2 数值模型 257
8．4．3 监测点布置 261
8．4．4 计算分析 266
8．5 本章小结 269
第9章 FLAC3D在桩基工程中的应用 270
9．1 接触面单元 271
9．1．1 FLAC3D中接触面的基本理论 271
9．1．2 接触面几何模型的建立 273
9．1．3 接触面常用命令 275
9．1．4 interface和attach 276
9．2 单桩静荷载试验模拟 279
9．2．1 问题描述 279
9．2．2 模型建立 281
9．2．3 加载方式 282
9．2．4 影响因素分析 285
9．3 群桩静荷载试验模拟 291
9．3．1 问题描述 291
9．3．2 模型建立 292
9．3．3 群桩受力模拟 298
9．3．4 数据后处理 299
9．4 单桩水平荷载试验模拟 303
9．4．1 问题描述 303
9．4．2 水平荷载试验模拟 305
9．4．3 数据后处理 310
9．5 群桩抗拔试验模拟及其应用 316
9．5．1 问题描述 316
9．5．2 模型的建立及参数选择 318
9．5．3 影响因素分析 319
9．5．4 工程实例验证 320
9．6 桩基负摩阻力模拟及其应用 326
9．6．1 问题描述 326
9．6．2 模型建立及参数选择 327
9．6．3 数值模拟与模型试验结果的对比分析 328
9．6．4 影响因素分析 335
9．6．5 工程实例验证 341
9．7 常用命令总结 343
9．8 本章小结 345
第10章 FLAC3D在隧道工程中的应用 346
10．1 隧道简介 346
10．2 山区公路隧道渗流病害特征调研 347
10．2．1 工程概况 347
10．2．2 围岩裂隙发育情况统计 348
10．2．3 隧道渗漏水及其相关病害现象特征 349
10．3 山岭公路隧道的三维流固耦合分析 351
10．3．1 FLAC3D流固耦合计算原理简介 352
10．3．2 公路连拱隧道流固耦合作用的数值分析 353
10．3．3 连拱隧道流固耦合作用的影响因素分析 364
10．3．4 偏压条件下连拱隧道围岩渗流场分析 376
10．3．5 分离式隧道围岩流固耦合分析 380
10．4 本章小结 385
第11章 FLAC3D在采矿工程中的应用 386
11．1 我国资源开采工作现状 386
11．2 采矿工程需要解决的主要问题 389
11．3 FLAC3D可解决的采矿工程中问题 391
11．4 FLAC3D数值模拟研究的关键 392
11．5 上保护层开采问题 394
11．6 采空区下布巷问题 402
11．7 露天边坡开挖稳定问题 409
11．8 小结 413
附录A FLAC3D命令一览 414
附录B FLAC3D的FISH保留字 423
附录C 岩土工程常用参数经验值 428
参考文献 432