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第一章 绪论1

1.1 引言1

1.2 岩土工程问题控制方程的建立2

1.2.1 土体平衡方程2

1.2.2 土体本构方程3

1.2.3 土体几何方程6

1.2.4 土体有效应力原理6

1.2.5 孔隙流体平衡方程7

1.2.6 渗流连续方程8

1.2.7 总控制方程9

1.3 岩土工程基本分析方法11

1.3.1 总应力分析法及其控制方程11

1.3.2 有效应力分析法及其控制方程13

1.3.3 总应力分析法与有效应力分析法的关系17

1.4 岩土工程问题数值解法的验证20

参考文献23

2.2.1 静力边界条件的概念25

2.2 静力问题的边界条件25

2.1 概述25

第二章 岩土工程问题的边界条件25

2.2.2 渗流问题中的边界条件26

2.2.3 固结分析中的边界条件27

2.3 动力问题的边界条件29

2.3.1 基本类型29

2.3.2 透射边界条件33

2.3.3 其它几种典型的边界条件41

参考文献45

3.2 有限单元法与加权残数法的关系47

3.2.1 加权残数法47

第三章 有限单元法基本理论47

3.1 概述47

3.2.2 Galerkin法49

3.2.3 有限单元法49

3.3 等参元及其特性50

3.3.1 等参元的坐标变换式50

3.3.2 平面四结点等参元51

3.3.3 平面八结点等参元54

3.3.4 空间八结点等参元56

3.3.5 空间二十结点等参元59

3.4 有限元中的数值积分方法63

3.4.1 数值积分方法的基本思想63

3.4.2 Newton-Cotes积分法63

3.4.3 Gauss积分法65

参考文献69

4.2 位移与孔压模式70

4.1 概述70

第四章 饱和土的静力有限元分析理论70

4.3 Biot三维固结有限元基本方程72

4.3.1 Biot三维固结方程的空间离散72

4.3.2 Biot三维固结方程的时间离散76

4.3.3 Biot三维固结有限元方程77

4.4 Biot三维固结有限元计算公式78

4.4.1 任意空间八结点单元固结矩阵各元素计算式78

4.4.2 长方体八结点单元固结矩阵各元素计算式83

4.4.3 单元等效结点荷载和流量增量列阵各元素计算式84

4.5 三维固结问题的有限元法求解过程87

参考文献89

第五章 饱和土的动力有限元分析理论91

5.1 概述91

5.2 动力方程及其求解91

5.2.1 用张量形式表达的Biot动力固结方程91

5.2.2 动力方程的求解93

5.3 有效应力动力分析方法99

5.3.1 有效应力动力分析及其计算步骤100

5.3.2 饱和土体的动力控制方程及其数值解法102

5.4 弹塑性动力分析方法106

5.4.1 岩土弹塑性模型理论106

5.4.2 弹塑性动力反应有限元分析111

5.5 随机地震作用下的动力分析112

5.5.1 地震作用下的随机反应分析112

5.5.2 永久变形危险性评价116

5.5.3 随机地震作用下边坡的稳定性分析117

5.5.4 抗震稳定分析的随机可靠性118

参考文献124

第六章 土的随机有限元理论127

6.1 概述127

6.2 岩土工程可靠性理论127

6.2.1 土性参数的随机性及统计特征127

6.2.2 可靠性分析的基本方法129

6.3 岩土工程随机有限元基本理论138

6.3.1 岩土参数的随机场特征138

6.3.2 随机场的离散方法145

6.3.3 随机有限元基本方法及可靠度计算149

6.3.4 摄动随机有限元法154

6.4 典型问题的随机有限元方法156

6.4.1 地下水流问题的随机有限元156

6.4.2 基坑边坡的可靠性分析158

6.4.3 顺层岩质边坡可靠性分析162

6.5 动力随机有限元方法167

6.5.1 土体地震反应分析的随机有限元法167

6.5.2 动态随机有限元法基本原理174

参考文献179

7.1 概述181

第七章 非饱和土的基本理论与有限元分析方法181

7.2 非饱和土的有效应力原理182

7.3 非饱和土的本构关系190

7.4 非饱和土的固结理论198

7.5 非饱和土的动力分析方法214

7.5.1 非饱和土体动力控制方程214

7.5.2 动力控制方程的有限元离散216

7.5.3 耦合有限元离散方程的数值解法217

参考文献220

8.1 概述223

第八章 岩土工程静力有限元分析程序PDSS223

8.2 平面变形、空间渗流固结问题有限元分析理论224

8.3 PDSS程序主要功能与结构224

8.3.1 主要功能与特点224

8.3.2 程序框图与结构226

8.3.3 主要变量及数组列表228

8.3.4 主程序与子程序简介230

8.4.1 前期工作232

8.4 PDSS程序的使用与数据格式232

8.4.2 数据准备233

8.4.3 运行及结果输出235

8.5 PDSS算例及输入输出样本235

8.5.1 计算条件及网格、时段划分236

8.5.2 输入数据文件样本238

8.5.3 结果输出文件样本238

8.5.4 结果对比分析257

8.6 PDSS简化版源程序清单259

参考文献291

第九章 有限元理论在岩土工程中的应用293

9.1 宁波机场跑道袋装砂井地基固结有限元分析293

9.1.1 工程概况293

9.1.2 本构模型及计算参数295

9.1.3 有限元分析模式297

9.1.4 计算结果与分析297

9.2 尾矿坝地震液化计算301

9.2.1 三维两相有效应力动力方程式的建立与离散301

9.2.2 三维两相有效应力动力分析方法303

9.2.4 南芬尾矿坝有效应力动力分析304

9.2.3 振动孔隙水压力增长规律304

9.3 动力荷载作用下饱和软粘土振陷计算实例306

9.3.1 孔压和残余变形计算模式306

9.3.2 算例分析307

9.4 厚覆盖层软土地层的动力反应分析308

9.4.1 土层参数的选择及地震波输入309

9.4.2 厚覆盖水平软土地层动力反应计算结果310

9.5.1 计算模型及参数的确定313

9.5 软土地层隧道抗震稳定分析313

9.5.2 动力计算结果及分析314

9.6 地铁车站抗震稳定性计算317

9.6.1 地铁车站地基动力稳定性计算317

9.6.2 地铁车站动力可靠性分析323

9.7 灰渣坝抗震稳定性的三维有效应力动力分析326

9.7.1 工程概况及计算参数的确定326

9.7.2 动力反应计算结果及分析327

参考文献329