软基处理施工过程的数值模拟与应用

1地基处理方法概述

1.1概述

1.2地基处理方法分类

1.2.1排水固结法

1.2.2挤密、压实法

1.2.3地基加固的其他方法

1.3地基处理方法研究新进展

1.4本书分析的地基处理方法

参考文献

2地基处理分析中的数值方法

2.1概述

2.2有限差分法

2.2.1有限差分法公式

2.2.2有限差分格式

2.2.3土工问题分析的有限差分法

2.3有限单元法

2.3.1有限单元法的基本原理

2.3.2土工问题分析的有限元方法

2.4其他数值方法简介

2.5本书采用的数值方法

参考文献

3天然软土堆载预压施工过程的数值模拟

3.1天然结构性软土研究概述

3.1.1天然软土的结构性与堆载预压法

3.1.2天然软土结构性研究综述

3.1.3一维线性及非线性固结理论综述

3.1.4软土抗剪强度随固结度增长的研究现状

3.1.5软土地基稳定分析研究现状

3.2任意固结度结构性软土的抗剪强度分析

3.2.1固结条件下抗剪强度的增长

3.2.2饱和软黏土任意固结度不排水强度

3.2.3结构性天然软黏土任意固结度不排水强度

3.3结构性软土一维非线性固结方程

3.3.1分级加载时太沙基一维固结方程的推导

3.3.2考虑结构应力比的土体非线性固结的推导

3.4 —维非线性固结求解与程序开发

3.4.1Crank—Nicolson差分法求解过程

3.4.2非线性固结程序3CCON流程分析图

3.5非线性参数对计算结果的影响分析

3.5.1n/c比值变化影响

3.5.2进一步的讨论

3.6结构性软土地基堆载施工模拟程序开发

3.6.1地基稳定分析的极限平衡法

3.6.2结构性软土地基的稳定性分析

3.6.3结构性软土地基稳定性分析程序3CCON&STAB

3.6.4结构性软土路堤分级加载方案确定及MFC界面开发

3.7结论和展望

3.7.1主要结论

3.7.2进一步工作展望

参考文献

4复合振冲碎石桩施工过程的数值模拟

4.1概述

4.2土中振动孔隙水压力计算模式

4.2.1孔压的应力模型

4.2.2孔压的应变模型

4.2.3孔压的有效应力路径模型

4.2.4孔压的内时模型

4.2.5孔压的瞬态极限平衡模型

4.2.6孔压的能量模型

4.3复合振冲碎石桩施工模拟的理论构架

4.3.1振动孔隙水压力的产生

4.3.2土体密实机理

4.3.3等效孔隙比和等效相对密度

4.3.4孔隙水压力的消散

4.4复合振冲碎石桩施工过程数值模拟程序

4.4.1土体有限差分网格划分

4.4.2差分格式及边界条件

4.4.3数值分析过程及程序

4.5复合振冲碎石桩施工过程数值模拟结果分析

4.5.1模拟参数选择

4.5.2普通振）中碎石桩数值模拟结果分析

4.5.3复合振冲碎石桩数值模拟结果分析

4.5.4进一步比较分析与讨论

4.6结论和展望

参考文献

5强夯加排水地基处理的数值模拟

5.1强夯法及加固原理

5.1.1强夯法概述

5.1.2弹性半空间中的波体系

5.1.3强夯法加固土体的原理

5.2强夯法能量耗散分析与密实机理

5.2.1强夯法能量耗散分析

5.2.2强夯超孔隙水压力增长的能量模型

5.2.3超孔隙水压力消散分析

5.2.4强夯土体密实机理分析

5.3强夯数值模拟程序开发一

5.3.1模拟程序设计

5.3.2数据输入文件和程序输出文件

5.4强夯加排水地基处理施工数值模拟结果与分析

5.4.1数值算例与模拟结果分析

5.4.2渗透系数对夯击结果的影响

5.4.3夯击间隔时间对夯击结果的影响

5.4.4砂井与夯点距离对加固效果的影响

5.4.5夯击能量对夯击结果的影响

5.4.6“重锤少夯”和“轻锤多夯”的讨论

5.5结论

参考文献

6工程实例分析

6.1堆载预压工程实例分析

6.2振冲碎石桩工程实例分析

6.3强夯加排水地基处理工程实例分析

参考文献2100433B

《软基处理施工过程的数值模拟与应用》可供土建、水利、交通等行业的科研、设计、施工和勘察工作人员阅读，也可供高等院校土建相关专业的师生参考。

本书主要介绍材料科学中的数值模拟与计算问题，共分十章：前三章介绍数值模拟与计算所必需的数学基础，包括线性方程组的求解方法，数值计算的有限差分法和有限元法；第四章到第七章介绍材料科学的数值模拟，包括铸造过程、热处理过程和焊接过程中的温度场、应力场和浓度场等问题；第八章和第九章介绍了相图计算机的基本原理以及相关计算软件；第十章介绍了量子力学计算与相关软件Materials Studio的应用。

《玻璃材料破坏过程的数值模拟与分析》利用断裂力学的研究方法，借助于统计学和现有的数值计算方法，以实验结果为基础来建立数值模型，进行了玻璃材料双向应力状态下断裂失效过程的数值模拟。研究目的即是要搞清玻璃材料在双向应力下的断裂和裂纹扩展究竟受不受平行于裂纹的应力影响。如受到平行于裂纹的应力影响，应变能释放率G、应力强度因子K、J积分和裂纹张开位移δ四个断裂参数在单轴应力下的等效关系在双轴应力下是否还成立"_blank" href="/item/脆性材料/5329116" data-lemmaid="5329116">脆性材料在双轴应力状态下的裂纹扩展由什么参数决定"sup--normal" data-sup="1" data-ctrmap=":1,"> [1]

全书共分6章，　内容包括对玻璃材料在双向应力和单向应力下裂纹驱动力参数的关系和差异进行了数值模拟及理论研究，得出在双向载荷下，传统的K-G-J-δ等效关系不再成立的结论。证明了其中的两个参数G和δ与双向应力有关，　而另外两个参数K和J与双向应力无关；裂纹张开位移δ更适宜作为处于双向应力状态下材料断裂的评价标准。完成了玻璃材料在单向及双向平面应力状态下的阻力特性研究，并与相关的实验结果取得了较好的一致，表明了数值计算的可靠性。直接观察和演示了玻璃材料的失效全过程及裂纹的启裂、失稳扩展全过程，解决了玻璃材料在双向应力下的断裂和裂纹扩展究竟受不受平行于裂纹的应力影响，及如何影响等问题；进一步研究了在双向应力比λ不同时，玻璃材料断裂力学参数应力强度因子Kic及裂纹张开位移δ的变化规律，进一步证明了双向应力对玻璃断裂及裂纹扩展的影响，也进一步验证了玻璃类脆性材料在双轴应力下的断裂是由裂纹张开位移δ决定的；对单向拉伸下含不同倾斜角度裂纹玻璃材料失效情况进行了数值模拟，重点研究了含不同裂纹角倾斜直通裂纹的玻璃材料试样在单向拉伸下的复合应力效应。证明了在这种情况下裂纹尖端存在的三种类型应力：KI、KII及平行应力对裂纹扩展有不同的作用；研究了玻璃材料的慢裂纹扩展和扩展速度所受双向应力的影响，并讨论这种影响的机理和作用。通过声发射特性的数值模拟得到玻璃类脆性材料在单向及双向应力状态下的亚临界裂纹扩展长度一荷载步曲线，得出平行干裂纹的拉应力对裂纹扩展有一定程度的阻碍作用，而平行于裂纹的压应力对裂纹有驱动效果的结论。在上述研究的基础上，运用研究结果验证了玻璃材料在双轴应力下应用应变断裂准则的可行性。2100433B