FLAC3D数值模拟方法及工程应用 深入剖析FLAC3D 5.02025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第一章 FLAC3D数值方法介绍1

1.1 FLAC/FLAC3D简介1

1.1.1 FLAC/FLAC3D研发历史1

1.1.2 ITASCA公司简介1

1.2 FLAC/FLAC3D计算的数学力学原理2

1.2.1显式有限差分方法的一般原理2

1.2.2显式/动态求解方法3

1.2.3空间导数的有限差分近似4

1.2.4本构关系5

1.2.5时间导数的有限差分近似5

1.2.6阻尼力6

1.2.7三维问题有限差分数值原理与方法6

1.3拉格朗日快速差分方法与有限元方法的比较7

1.4 FLAC与通用有限元软件的比较9

第二章 FLAC3D 5.0新功能及快速入门10

2.1 FLAC3D 5.0新功能概述10

2.1.1 FLAC3D 5.0简介10

2.1.2 FLAC3D 5.0新功能10

2.2 FLAC3D 5.0界面介绍15

2.2.1窗格16

2.2.2菜单栏21

2.2.3工具栏35

2.2.4标题栏36

2.2.5状态栏36

2.3 FLAC3D 5.0基本操作36

2.3.1项目文件36

2.3.2命令执行39

2.3.3状态追踪39

2.3.4信息查看41

2.3.5数据文件42

2.3.6绘图输出43

2.3.7快捷命令53

2.4 FLAC3D 5.0快速入门55

2.4.1 FLAC3D 5.0基本概念55

2.4.2 FLAC3D 5.0基本命令61

2.5 FLAC3D 5.0实例70

2.5.1问题描述70

2.5.2模型建立70

2.5.3本构及材料72

2.5.4 初始、边界条件73

2.5.5监测求解73

2.5.6结果解释75

2.5.7开挖求解77

2.5.8结构支撑79

第三章 网格的生成81

3.1网格生成基本方法81

3.1.1网格生成器的概述81

3.1.2调整网格为简单形状88

3.1.3网格密化91

3.1.4用FISH语言生成网格96

3.2网格拉伸工具98

3.2.1基本和核心概念98

3.2.2创建视图中的操作108

3.2.3拉伸视图中的操作115

3.2.4补充信息118

3.3使用几何数据125

3.3.1几何数据125

3.3.2可视化126

3.3.3指定组128

3.3.4 几何范围129

3.3.5加大离散化或致密化单元体130

3.3.6用FLAC3D命令实现SpaceRanger功能——解决模型问题132

3.3.7表面地形和分层140

第四章 FLAC3D中内置语言——FISH语言147

4.1 FISH语言简介147

4.2代码的编写规范148

4.2.1命名规则与代码书写148

4.2.2查错方法149

4.3变量与函数149

4.3.1变量与函数名149

4.3.2函数的创建150

4.3.3函数的调用150

4.3.4函数的删除和重定义151

4.3.5变量与函数的区别及适用范围151

4.4数据类型152

4.4.1基本类型152

4.4.2运算符和类型转换154

4.4.3字符串154

4.4.4指针156

4.4.5向量156

4.5控制语句157

4.5.1选择语句157

4.5.2条件语句157

4.5.3循环语句158

4.5.4其他结构控制语句159

4.6 FISH与FLAC3D的联系160

4.6.1被FLAC3D修改160

4.6.2 FISH函数的执行161

4.6.3执行FISH中的命令162

4.6.4 错误处理163

4.6.5 FISH调用164

4.7应用实例166

第五章 FLAC3D中的本构模型及二次开发168

5.1理论介绍及使用指南168

5.1.1概述168

5.1.2 FLAC/FLAC3D中的本构模型169

5.1.3空模型组170

5.1.4弹性模型组170

5.1.5塑性模型组173

5.2开发自定义本构177

5.2.1简介177

5.2.2方法178

5.2.3执行182

5.3开发实例——以Burgers为例188

5.3.1准备工作189

5.3.2头文件（.h）191

5.3.3源文件（.cpp）192

5.3.4生成.dll文件199

5.3.5验证199

第六章 FLAC3D中的流固耦合分析203

6.1概述203

6.2流固耦合计算模式204

6.2.1无渗流模式204

6.2.2渗流模式204

6.3流体分析的参数和单位206

6.3.1渗透系数206

6.3.2密度207

6.3.3流体模量207

6.3.4孔隙率209

6.3.5饱和度209

6.3.6不排水热系数209

6.3.7流体抗拉强度209

6.4流体边界条件，初始条件，源与汇210

6.5单渗流问题和耦合渗流问题的求解211

6.5.1时标211

6.5.2完全耦合分析方法的选择212

6.5.3固定孔压（有效应力分析）214

6.5.4单渗流分析建立孔压分布215

6.5.5无渗流——力学引起的孔压216

6.5.6流固耦合分析218

6.6验证实例226

第七章 FLAC3D中的流变分析234

7.1概述234

7.2 FLAC3D中的蠕变模型236

7.2.1概述236

7.2.2 MAXWELL黏弹性模型（Model Mechanical VISCOUS）238

7.2.3 BURGERS黏弹性模型（Model Mechanical BURGERS）240

7.2.4 BURGERS黏弹塑性模型（Model Mechanical CVISC）242

7.2.5二元POWER-LAW黏弹性模型（Model Mechanical POWER）245

7.2.6 POWER-LAW律黏弹塑性模型（Model Mechanical CPOWER）247

7.2.7参考蠕变律WIPP黏弹性模型（Model Mechanical WIPP）248

7.2.8 WIPP黏弹塑性模型 （Model Mechanical PWIPP）250

7.3 FLAC3D蠕变分析关键概念及命令浅析252

7.3.1时间步长252

7.3.2时间步长的自动调整254

7.3.3温度相关性蠕变行为255

7.3.4蠕变分析流程及关键命令浅析255

7.4应用案例256

7.4.1概述256

7.4.2基本地质条件258

7.4.3施工期稳定性评价260

7.4.4运行期稳定性评价262

7.4.5数据文件264

第八章 FLAC3D动力分析273

8.1概述273

8.2与等效线性方法的相关性273

8.2.1等效线性方法的特点273

8.2.2完全非线性方法的特点274

8.2.3完全非线性方法在动力分析上的应用275

8.3动力方程275

8.3.1动态时步275

8.3.2动态多步276

8.4动力分析建模需注意的问题280

8.4.1动力荷载及边界条件280

8.4.2波的传播302

8.4.3力学阻尼与材料响应302

8.4.4动态孔隙水压力的生成及土体液化310

8.5动力问题的求解312

8.5.1动力力学计算模拟步骤312

8.5.2考虑水力耦合作用的动力计算322

第九章 FLAC3D在边坡中的应用330

9.1强度折减法330

9.1.1边坡安全系数330

9.1.2强度折减法的基本原理330

9.1.3 FLAC3D中的强度折减法331

9.1.4边坡失稳的判据333

9.2羊曲水电站泄洪洞出口边坡稳定性分析333

9.2.1工程概况及地质条件333

9.2.2天然边坡及开挖施工条件下的稳定性计算分析334

9.2.3泄洪洞内水外渗对边坡的稳定性影响347

第十章 FLAC3D在地铁工程中的应用353

10.1概述353

10.2地铁隧道施工引起地层位移的基本规律355

10.2.1隧道施工引起的地表沉降规律355

10.2.2不同深度地层位移规律研究358

10.3隧道掘进的数值模拟的一般实现方法360

10.4 FLAC3D在地铁盾构工程中的应用361

10.4.1体积损失控制法的原理361

10.4.2应力释放362

10.4.3隧道沿线地层损失率插值363

10.4.4隧道沿线不同地层损失率的数值模拟实现363

10.4.5应力释放程序363

10.4.6典型工程模拟分析364

10.4.7小结369

10.5 FLAC3D在地铁矿山法中的应用370

10.6 FLAC3D在基坑施工对既有地铁车站影响中的应用373

第十一章 FLAC3D在基坑工程中的应用377

11.1概述377

11.2基坑工程引起地层位移的基本规律380

11.3基坑工程支护结构的模拟方法382

11.3.1土钉与锚杆的模拟382

11.3.2地下连续墙与支护桩的模拟383

11.3.3内支撑的模拟384

11.4基坑工程中本构模型的选择384

11.4.1本构模型简介384

11.4.2模型参数385

11.4.3两种典型的应力路径下土体的变形特性的模拟388

11.5工程案例一：钻孔灌注桩＋锚杆支护体系389

11.5.1工程概况389

11.5.2计算模型和地层参数389

11.5.3计算结果对比分析392

11.5.4小结397

11.6工程案例二：钻孔灌注桩＋锚杆＋内支撑支护体系398

11.6.1工程概况398

11.6.2计算模型的建立398

11.6.3基坑施工引起邻近既有建筑物的变形分析401

第十二章 FLAC3D在文物保护工程中的应用402

12.1概述402

12.2文物保护工程数值分析中的主要问题404

12.3岩体佛像稳定性影响分析与优化设计405

12.3.1工程概况405

12.3.2复杂几何特征的文物建模在FLAC3D中的实现406

12.3.3材料及其参数取值依据407

12.3.4计算分析设置及流程408

12.3.5边坡及佛像的整体稳定性分析408

12.3.6佛像头颈部的优化设计分析410

12.3.7主要现存佛像与本工程的对比讨论411

12.3.8小结414

第十三章 FLAC3D在矿山工程中的应用415

13.1概述415

13.2 FLAC3D解决的矿山问题415

13.3磷矿开采模拟方法416

13.3.1我国磷矿的主要开采技术417

13.3.2湖北钟祥熊家湾磷矿层开采计算417

13.4煤层开采模拟方法428

13.4.1煤层开采方法428

13.4.2煤层开采数值模拟方法举例430

13.5充填采矿模拟方法443

13.5.1矿山充填体的作用机理443

13.5.2 FLAC3D模拟充填采矿的方法443

13.5.3模拟计算的难点445

13.5.4金川二矿区充填采矿模拟447

13.6尾矿库工程461

13.6.1计算模型与边界条件461

13.6.2力学参数的选取464

13.6.3计算结果及分析465

参考文献473