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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