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第1章 岩土参数的确定 1

1.1 引言 1

1.2 概述 1

1.3 室内试验 1

1.3.1 简介 1

1.3.2 固结试验 2

1.3.3 三轴试验 5

1.3.4 真三轴试验 9

1.3.5 直剪试验 10

1.3.6 单剪试验 12

1.3.7 环剪试验 13

1.3.8 空心圆柱试验 13

1.3.9 定向剪切试验 16

1.3.10 地球物理技术 17

1.3.11 渗透试验 17

1.4 原位试验 19

1.4.1 简介 19

1.4.2 标准贯入试验 19

1.4.3 圆锥贯入试验 22

1.4.4 旁压试验 24

1.4.5 平板载荷试验 26

1.4.6 抽水试验 28

1.5 小结 28

第2章 隧道 30

2.1 引言 30

2.2 概述 30

2.3 隧道施工 31

2.3.1 简介 31

2.3.2 敞开式盾构 31

2.3.3 隧道掘进机（包括泥水盾构和土压平衡（EPB）掘进） 32

2.3.4 喷射混凝土衬砌法 32

2.3.5 地基对隧道开挖的响应 33

2.4 隧道施工过程的模拟 34

2.4.1 简介 34

2.4.2 初始条件的设定 36

2.4.3 重要的边界条件 36

2.4.4 隧道开挖的模拟 37

2.4.5 隧道衬砌的模拟 39

2.5 时间相关特性的模拟 43

2.5.1 简介 43

2.5.2 设置初始边界条件 43

2.5.3 水力边界条件 45

2.5.4 渗透模型 46

2.5.5 透水与不透水隧道衬砌影响的参数研究 47

2.6 土体模型的选择 49

2.6.1 简介 49

2.6.2 参数研究的结果 50

2.6.3 提高地表沉降预测水平的方法 51

2.7 相互作用分析 54

2.7.1 建筑物刚度对隧道开挖引起的地基位移的影响 54

2.7.2 财政部大楼——实例研究 56

2.7.3 双隧道间的相互作用 59

2.8 小结 61

第3章 挡土结构 63

3.1 引言 63

3.2 概述 63

3.3 挡土墙的形式 64

3.3.1 简介 64

3.3.2 重力式挡土墙 64

3.3.3 加筋／加锚挡土墙 65

3.3.4 嵌入式挡土墙 65

3.4 一般考虑 65

3.4.1 简介 65

3.4.2 对称性 65

3.4.3 有限元模型的几何形状 67

3.4.4 支承系统 71

3.4.5 本构模型的选择 72

3.4.6 初始土层条件 75

3.4.7 施工方法和过程 78

3.5 重力式挡土墙 81

3.5.1 简介 81

3.5.2 由压实产生的土压力 82

3.5.3 有限元分析 82

3.6 加筋土挡土墙 83

3.6.1 简介 83

3.6.2 有限元分析 87

3.7 嵌入式挡土墙 91

3.7.1 简介 91

3.7.2 安装效应 91

3.7.3 墙的模拟 94

3.7.4 支承系统 99

3.7.5 长期性能和工后效应 104

3.7.6 邻近结构物 105

3.8 小结 108

附录Ⅲ.1 应力水平 110

第4章 挖方边坡 111

4.1 引言 111

4.2 概述 111

4.3 非软化分析 112

4.3.1 简介 112

4.3.2 非软化硬黏土中的挖方边坡 112

4.3.3 软黏土中的挖方边坡 116

4.4 渐进破坏 124

4.5 软化分析 128

4.5.1 简介 128

4.5.2 本构模型的选择 129

4.5.3 收敛的意义 129

4.5.4 伦敦黏土中的挖方边坡 130

4.6 水下挖方边坡施工 145

4.7 小结 146

第5章 填方边坡 148

5.1 引言 148

5.2 概述 148

5.3 堆石坝有限元分析 148

5.3.1 简介 148

5.3.2 典型应力路径 149

5.3.3 本构模型的选择 150

5.3.4 成层分析：层刚度和压实应力的模拟 153

5.3.5 实例：Roadford大坝分析 155

5.3.6 实例：夯实黏土心墙旧坝分析 160

5.4 土质堤坝的有限元分析 165

5.4.1 简介 165

5.4.2 填土的模拟 165

5.4.3 实例：伦敦黏土上的路堤 166

5.4.4 实例：Carsington大坝的破坏 168

5.5 软黏土上路堤的有限元分析 174

5.5.1 简介 174

5.5.2 典型土体情况 174

5.5.3 本构模型的选择 175

5.5.4 土体加固模拟 176

5.5.5 实例：硬壳层的影响 177

5.5.6 实例：加固的影响 179

5.5.7 实例：分阶段修建 181

5.5.8 实例：各向异性土体特性的影响 184

5.6 小结 188

第6章 浅基础 190

6.1 引言 190

6.2 概述 190

6.3 基础形式 190

6.3.1 地表基础 190

6.3.2 浅层基础 191

6.4 土体模型的选择 191

6.5 地表基础有限元分析 192

6.5.1 简介 192

6.5.2 柔性基础 193

6.5.3 刚性基础 194

6.5.4 竖向荷载作用的例子 194

6.5.5 非均质黏土的不排水承载力 207

6.5.6 黏土上预压条形基础不排水承载力 211

6.5.7 强度各向异性对承载力的影响 215

6.6 浅层基础有限元分析 220

6.6.1 简介 220

6.6.2 基础埋深对不排水承载力的影响 220

6.6.3 实例：比萨斜塔 223

6.7 小结 244

第7章 深基础 246

7.1 引言 246

7.2 概述 246

7.3 单桩 247

7.3.1 简介 247

7.3.2 垂直加载 248

7.3.3 水平加载 251

7.4 群桩 253

7.4.1 简介 253

7.4.2 群桩计算 255

7.4.3 叠加法 255

7.4.4 群桩中荷载传递 257

7.4.5 群桩设计 260

7.4.6 Magnus海洋平台 264

7.5 桶形基础 274

7.5.1 简介 274

7.5.2 几何形状 275

7.5.3 有限元计算 275

7.5.4 桶顶与土体的接触模拟 276

7.5.5 各向同性研究 277

7.5.6 各向异性研究 280

7.5.7 吸力锚杆 282

7.6 小结 284

第8章 程序基准测试 286

8.1 引言 286

8.2 定义 286

8.3 简介 287

8.4 计算错误原因分析 287

8.5 计算错误后果 288

8.6 开发者和用户 289

8.6.1 开发者 289

8.6.2 用户 290

8.7 计算结果检验方法 291

8.8 程序基准测试 291

8.8.1 概述 291

8.8.2 标准基准测试问题 292

8.8.3 非标准基准测试问题 292

8.9 INTERCLAY Ⅱ项目 293

8.10 基准测试问题实例——第一部分 293

8.10.1 概述 293

8.10.2 实例1：理想三轴试验分析 294

8.10.3 实例2：厚壁空心圆柱试样分析 295

8.10.4 实例3：隧道掘进分析 296

8.10.5 实例4：浅层垃圾填埋分析 298

8.10.6 实例5：浅层垃圾填埋简化计算 301

8.11 程序基准测试范例——第二部分（德国岩土基准测试问题实例） 302

8.11.1 背景介绍 302

8.11.2 实例6：隧道施工 302

8.11.3 实例7：深基坑开挖 303

8.11.4 结论 305

8.12 小结 305

附录Ⅷ.1 算例1计算规定：理想三轴试验分析 306

Ⅷ.1.1 几何形状 306

Ⅷ.1.2 材料参数和初始应力情况 306

Ⅷ.1.3 加荷情况 306

附录Ⅷ.2 算例2计算规定：厚壁空心圆柱试样分析 306

Ⅷ.2.1 几何形状 306

Ⅷ.2.2 材料参数 306

Ⅷ.2.3 加荷情况 306

附录Ⅷ.3 算例3计算规定：隧道渐进挖掘分析 307

Ⅷ.3.1 几何形状 307

Ⅷ.3.2 材料参数 307

Ⅷ.3.3 加荷情况 307

附录Ⅷ.4 算例4计算规定：浅层垃圾填埋分析 307

Ⅷ.4.1 几何形状 307

Ⅷ.4.2 材料参数 308

Ⅷ.4.3 加荷情况 308

附录Ⅷ.5 算例5计算规定：浅层垃圾填埋简化分析 308

Ⅷ.5.1 几何形状 308

Ⅷ.5.2 材料参数 308

Ⅷ.5.3 加荷情况 309

Ⅷ.5.4 附加边界条件 309

附录Ⅷ.6 算例6计算规定：隧道施工 309

Ⅷ.6.1 几何形状 309

Ⅷ.6.2 材料参数 309

附录Ⅷ.7 算例7计算规定：深基坑开挖 310

Ⅷ.7.1 几何形状 310

Ⅷ.7.2 材料参数 310

Ⅷ.7.3 施工阶段 310

第9章 有限元的局限性及不足 311

9.1 引言 311

9.2 概述 311

9.3 离散误差 312

9.4 零厚度接触面单元的数值稳定性 314

9.4.1 简介 314

9.4.2 基本理论 314

9.4.3 病态矩阵 315

9.4.4 应力梯度急剧变化 318

9.5 结构构件的平面应变分析 320

9.5.1 墙体 320

9.5.2 桩 321

9.5.3 锚杆 322

9.5.4 结构构件的固结计算 323

9.5.5 结构连接 324

9.5.6 隧道分段衬砌 324

9.6 不排水情况下莫尔-库仑模型的运用 325

9.7 屈服面形状及偏平面中塑性势函数面的影响 326

9.8 不排水情况下极限状态模型的运用 328

9.9 填土模拟 329

9.10 解除已知自由度 330

9.11 地下排水情况的模拟 330

9.12 小结 334

参考文献 336