土木工程FLAC/FLAC3D实用教程

前　言

第1 章　有限差分法与FLAC 数值计算 1

1. 1　有限差分法基本概念 1

1. 2　差分格式的建立 4

1. 3　FLAC / FLAC 3D 基本原理 5

1. 3. 1　FLAC / FLAC 3D 的基本特征 5

1. 3. 2　FLAC 网格划分 6

1. 3. 3　一维问题FLAC 计算流程 7

1. 3. 4　平面问题FLAC 有限差分原理 10

1. 3. 5　三维问题FLAC 3D 有限差分原理 16

第2 章　FLAC / FLAC 3D 的模型与功能模块 18

2. 1　FLAC / FLAC 3D 的材料模型 18

2. 2　FLAC / FLAC 3D 的结构单元 23

2. 2. 1　梁(Beam) 单元 23

2. 2. 2　锚索(Cable) 单元 25

2. 2. 3　桩(Pile) 单元 28

2. 2. 4　二维岩石锚杆(Rockbolt) 单元 29

2. 2. 5　二维条带(Strip) 单元 29

2. 2. 6　二维支撑(Support) 单元 30

2. 2. 7　三维壳体(Shell) 单元 31

2. 2. 8　衬砌(Liner) 单元 31

2. 2. 9　三维土工格栅(Geogrid) 单元 33

2. 3　FLAC / FLAC 3D 高级功能与可选模块 35

2. 3. 1　热力学分析 35

2. 3. 2　蠕变分析 35

2. 3. 3　两相流分析 36

2. 3. 4　动力学分析 37

2. 3. 5　基于C 的用户自定义模型 39

第3 章　FLAC / FLAC 3D 命令及功能描述 40

3. 1　FLAC 命令约定及特点 40

3. 1. 1　语法 40

3. 1. 2　交互式输入 41

3. 2　单元节点编号和面的方向约定 41

3. 3　命令功能描述 42

3. 3. 1　输入几何条件 42

3. 3. 2　创建命名对象 45

3. 3. 3　指定本构模型及其特性值 47

3. 3. 4　指定初始条件 47

3. 3. 5　边界条件 51

3. 3. 6　指定结构单元 53

3. 3. 7　用户自定义的变量和函数 62

3. 3. 8　在运算过程中监控模型的状态 63

3. 3. 9　运算求解 68

3. 3. 10　模型状态的输出 69

3. 4　FLAC 3D 5. 0 新功能介绍 72

3. 4. 1　网格拉伸工具 75

3. 4. 2　创建视图中的操作 83

3. 4. 3　拉伸视图中的操作 89

第4 章　FLAC 内置的FISH 语言 93

4. 1　FISH 语言的语法规则 93

4. 1. 1　命令行 93

4. 1. 2　函数名、变量名和潜在的冲突 94

4. 1. 3　变量作用范围 99

4. 1. 4　函数组成、赋值和调用格式 99

4. 1. 5　数据类型 101

4. 1. 6　算术表达式和类型转换 102

4. 1. 7　字符串 102

4. 1. 8　删除和重定义FISH 函数 103

4. 1. 9　FISH 控制语句 104

4. 2　FLAC 与FISH 交互作用 106

4. 2. 1　FISH 调用 106

4. 2. 2　FLAC 明确定义的标量变量 107

4. 2. 3　网格点变量与单元变量 107

4. 2. 4　应变计算 108

4. 2. 5　Table 特殊函数 108

4. 2. 6　直接访问内存的特殊函数 109

4. 2. 7　FISH 的输入/输出程序 109

第5 章　采用FLAC 建模计算的步骤及简单实例分析 111

5. 1　简单的隧道分析 111

5. 2　条基试验 112

5. 3　马蹄形隧道的建立 115

5. 4　倾斜节理的产生 116

5. 5　简单边坡的生成 117

5. 6　二级网格的连接 118

5. 7　关于破坏的解释 120

5. 8　地表沉降计算分析 121

第6 章　采用FLAC 3D 建模计算的步骤及简单实例分析 125

6. 1　简单的基坑开挖问题 125

6. 2　网格的合并连接 126

6. 3　界面的形成 127

6. 4　隧道的生成 128

6. 5　复杂隧道的生成 130

6. 6　模型材料问题 140

6. 7　交界面的合并连接问题 142

6. 8　初始应力条件问题 144

6. 9　破坏问题分析 146

第7 章　基础工程问题的数值计算 148

7. 1　莫尔-库仑材料上的条形及圆形基础计算 147

7. 1. 1　问题描述 148

7. 1. 2　理论解 148

7. 1. 3　建模过程 149

7. 1. 4　建模数据文件 150

7. 1. 5　结果及讨论 152

7. 2　剑桥黏土排水与不排水三轴压缩的数值模拟 156

7. 2. 1　问题描述 156

7. 2. 2　理论解 156

7. 2. 3　FLAC 模型 158

7. 2. 4　建模数据文件 159

7. 2. 5　结果及讨论 169

7. 3　钻孔的孔隙弹性响应分析 172

7. 3. 1　问题描述 172

7. 3. 2　理论解 172

7. 3. 3　模型 174

7. 3. 4　建模数据文件 175

7. 3. 5　结果讨论 183

第8 章　边坡问题的数值计算 186

8. 1　边坡稳定性系数的求解 186

8. 1. 1　问题描述 186

8. 1. 2　建模过程 186

8. 1. 3　建模数据文件 186

8. 1. 4　结果及讨论 187

8. 2　岩石边坡稳定性分析 188

8. 2. 1　问题描述 188

8. 2. 2　建模过程 189

8. 2. 3　建模数据文件 190

8. 2. 4　结果及讨论 191

8. 3　竖向及水平荷载作用下混凝土桩计算 192

8. 3. 1　问题描述 192

8. 3. 2　建模过程 193

8. 3. 3　建模数据文件 196

8. 3. 4　结果及讨论 204

第9 章　基坑工程相关问题的数值计算 205

9. 1　盾构井的开挖及稳定性研究 205

9. 1. 1　问题描述 205

9. 1. 2　建模过程 207

9. 1. 3　结果及讨论 207

9. 2　基坑开挖过程中的渗流问题 211

9. 2. 1　问题描述 211

9. 2. 2　建模过程 212

9. 2. 3　建模数据文件 213

9. 2. 4　结果及讨论 215

9. 3　平安国际金融中心深基坑开挖对邻近地铁车站影响研究 217

9. 3. 1　问题描述 217

9. 3. 2　建模过程 218

9. 3. 3　结果及讨论 221

第10 章　地铁施工相关问题的数值分析 247

10. 1　在盾构法隧道基础上扩挖地铁车站的数值分析 247

10. 1. 1　问题描述 247

10. 1. 2　工程概况 247

10. 1. 3　建模过程 248

10. 1. 4　双隧道施工引起地表沉降的模拟 249

10. 1. 5　双隧盾构基础上扩挖成站施工引起地表沉降的模拟 251

10. 2　地铁隧道穿越高层建筑桩基托换工程分析 253

10. 2. 1　工程概况 253

10. 2. 2　动态施工三维数值分析模型建立 254

10. 2. 3　地铁隧道穿越桩基施工数值模拟优化 257

10. 2. 4　地铁隧道穿越桩基区力学行为分析 261

10. 2. 5　桩基托换方案研究与关键施工技术 263

10. 2. 6　桩基托换工程的实测分析与效果评价 266

10. 3　FLAC 3D 二次开发———地铁施工诱发地层沉降分析 268

10. 3. 1　单隧道施工过程模拟及其诱发地层环境损伤分析的自动建模 269

10. 3. 2　地铁隧道下穿建筑基础诱发地层变形空间效应的实例分析 273

10. 3. 3　双隧道施工过程模拟及其诱发地层环境损伤预测的自动建模 278

10. 3. 4　地铁平行双隧道开挖的应用实例分析 282

第11 章　矿山巷道开挖相关问题的数值分析 286

11. 1　矿柱受压问题 286

11. 1. 1　问题的描述 286

11. 1. 2　建模过程 286

11. 1. 3　结果讨论 287

11. 2　倾斜地层中巷道开挖的数值分析 287

11. 2. 1　问题的描述 287

11. 2. 2　建模过程 288

11. 2. 3　结果讨论 290

11. 3　破碎岩体中巷道的维修与支护的数值分析(实例) 290

11. 3. 1　工程背景及问题描述 290

11. 3. 2　建模过程 291

11. 3. 3　结果讨论 293

11. 4　晋煤集团赵庄二号井1305 工作面数值模拟分析 293

11. 4. 1　工程背景及问题描述 293

11. 4. 2　建模过程 294

11. 4. 3　结果讨论 297

参考文献2100433B

本书的体系结构主要从实用性方面进行考虑的。全书分11章，主要包括有限差分FLAC数值计算的基本原理，FLAC/FLAC3D的模型和功能模块，FLAC/FLAC3D命令及FIAH语言，工程实例分析和命令流等方面。本书深入浅出的介绍了FLAC/FLAC3D的基本原理，采用简单实例对FLAC/FLAC3D的建模计算步骤进行了介绍，并对相应命令流进行了较为详细的说明，以使读者能快速入门。同时，本书给出了基础工程问题、边坡问题、基坑工程问题、地铁施工相关问题及矿山巷道相关问题的工程实例分析，对有一定FLAC软件应用经验的研究人员也具有参考价值。

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