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出版者:煤炭工

作者:茹忠亮

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2007-03-01

价格:27.0

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isbn号码:9787502029265

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• 有限元
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《岩土工程分析方法与实践》 本书深入探讨了岩土工程领域的核心分析方法，并结合丰富的工程实践案例，旨在为岩土工程师、科研人员及相关专业学生提供一套全面、实用的知识体系。内容涵盖了从基础理论到先进技术，从数值模拟到现场勘测的各个关键环节。 第一部分：岩土力学基础理论与分析 本部分旨在梳理和巩固岩土力学的基础概念，为后续的深入分析奠定坚实基础。 土体性质与分类： 详细阐述了土体的物理性质，如密度、孔隙比、含水量、塑性指标等，以及这些性质如何影响土体的力学行为。介绍了国际和国内常用的土体分类体系，并解析了不同土体类型（如粘性土、砂土、膨胀土、特殊土）在工程中的特性差异。 应力与应变分析： 深入讲解了岩土体中的应力分布，包括自重应力、附加应力以及它们如何随深度和荷载变化。详细介绍了土体的应力-应变关系，包括弹性、弹塑性模型，以及泊松比、剪胀性等重要参数的意义和测定方法。 土力学基本定律： 系统回顾了有效应力原理，阐述了孔隙水压力在土体强度和变形中的关键作用。详细讲解了达西定律在渗流分析中的应用，以及渗透系数的测定与影响因素。 土体强度理论： 重点介绍了几种经典的土体强度理论，如库仑强度理论、莫尔-库仑强度理论，并分析了它们在不同应力状态下的适用性。深入探讨了三轴试验、直剪试验等用于确定土体强度参数的方法。 土体变形与固结： 详细阐述了土体的压缩性与沉降计算。系统介绍了Terzaghi一维固结理论，并推导了固结度、固结时间等关键参数的计算公式。讨论了影响固结的因素，如土的渗透性、荷载大小、排水条件等，并介绍了多维固结的基本概念。 边坡稳定分析： 介绍了边坡失稳的机理和破坏模式。详细讲解了极限平衡法在边坡稳定性分析中的应用，包括条分法（如Bishop法、Janbu法）、圆弧滑动法等，并分析了各种方法的适用条件和局限性。 浅基础与深基础分析： 探讨了浅基础的承载力计算理论，包括承载力系数的确定以及地基承载力的计算。对桩基的竖向承载力、水平承载力以及群桩效应进行了详细分析，并介绍了不同类型桩基的设计原则。 第二部分：岩土工程数值模拟技术 本部分聚焦于现代岩土工程分析中不可或缺的数值模拟方法，强调理论与软件应用的结合。 数值模拟基础： 介绍了有限元法的基本原理，包括单元划分、插值函数、刚度矩阵组装、荷载向量构建以及求解方程组等基本流程。阐述了有限差分法、离散元法等其他常用数值方法的原理和适用范围。 本构模型选择与应用： 详细介绍了在岩土工程中常用的各类本构模型，包括： 线弹性模型： 及其在简单荷载下的应用。 弹塑性模型： 如Drucker-Prager模型、Mohr-Coulomb模型，重点讲解了其屈服准则、关联流动法则及硬化准则，并分析了它们在模拟土体破坏过程中的优势。 高级本构模型： 如临界状态土力学模型（e.g., Cam-Clay模型）、剑桥模型、瑞典桥模型等，解析了它们在模拟土体复杂变形行为，如应变软化、硬化、超固结效应等方面的能力。 模型参数的确定： 重点讲解了如何通过室内试验（三轴试验、剪切试验、固结试验）和现场试验（静力触探、标准贯入试验）来获取和率定本构模型的参数，强调参数的可靠性对模拟结果的影响。 渗流与固结耦合分析： 阐述了如何通过数值方法实现渗流和固结过程的耦合分析，以更真实地模拟土体在荷载作用下的孔隙水压力变化和沉降发展。 边坡稳定性数值模拟： 介绍了如何利用数值方法进行边坡稳定性分析，包括： 强度折减法： 详细讲解了该方法的基本原理，通过折减土体的强度参数直至边坡达到极限平衡状态，从而获得安全系数。 极限分析法： 介绍了其在边坡稳定分析中的应用。 模拟边坡加固措施： 如锚杆、土钉墙、挡土墙等对边坡稳定性的影响。 基础工程数值模拟： 浅基础沉降与承载力分析： 如何通过数值模拟精确预测浅基础的沉降量和评估其承载能力。 桩基承载力与沉降模拟： 详细分析桩土相互作用，计算单桩及群桩的竖向和水平承载力，预测桩的沉降。 地基处理效果模拟： 如换填、强夯、注浆、排水固结等措施对地基性能改善的数值评估。 隧道与地下工程分析： 隧道开挖扰动分析： 模拟隧道开挖对周边土体应力、变形的影响，预测地表沉降。 衬砌结构设计优化： 分析衬砌结构的受力状态，优化衬砌形式和尺寸。 地下结构与地下水相互作用： 考虑地下结构对地下水流场的影响，以及地下水位变化对结构安全性的影响。 数值软件应用指南： 结合实际案例，指导读者如何使用常见的岩土工程数值分析软件（如FLAC、PLAXIS、ABAQUS等），包括前处理（模型建立、网格划分）、求解器设置、后处理（结果可视化、数据分析）等关键步骤。 第三部分：岩土工程实践与案例分析 本部分将理论与数值模拟的成果应用于实际工程问题，通过具体案例展示分析过程和解决方法的有效性。 典型工程案例解析： 大型基坑工程： 分析复杂地质条件下基坑支护设计，包括降水方案、支护结构形式选择、监测与预警。 高层建筑地基处理： 针对不同土质条件，选择和优化桩基、筏板基础、复合地基等方案。 地铁隧道与地下车站： 深入分析地铁车站施工对周边环境的影响，以及隧道掘进过程中的风险控制。 软弱地基处理： 介绍各种软弱地基处理技术（如排水固结、换填、强夯、桩基、注浆等）的适用性、设计要点和效果评估。 边坡工程加固： 通过案例分析，展示不同边坡失稳模式下的加固措施（如锚杆、挡土墙、排水、植被绿化等）的设计与施工。 工程实践中的关键问题与对策： 岩土工程勘察： 强调勘察的重要性，包括勘察内容的确定、勘察方法的选择、勘察报告的解读以及如何根据勘察成果进行设计。 现场监测与反馈控制： 讲解岩土工程现场监测的重要性，包括监测目标、监测内容、监测仪器、数据分析以及如何根据监测结果调整设计和施工方案。 工程风险评估与管理： 介绍岩土工程中常见的风险类型，如地质风险、施工风险、环境风险等，以及相应的风险评估和管理策略。 质量控制与施工技术： 探讨岩土工程施工中的质量控制要点，如材料验收、施工工艺、过程检测等，并介绍一些先进的施工技术。 本书力求理论严谨、内容充实、方法先进、案例真实，旨在帮助读者全面掌握岩土工程的分析方法与实践经验，提升解决复杂工程问题的能力。

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这本书的叙事节奏掌握得非常到位，它成功地平衡了理论的深度和实践的广度。一开始，它用一种近乎“娓娓道来”的口吻，重塑了读者对位移和应力场的理解，避免了直接抛出晦涩难懂的矩阵方程。当进入到单元刚度矩阵的建立部分时，行文风格陡然变得严谨而精确，每一步的推导都留有充分的演算空间，让人可以轻松跟上思路。最让我惊艳的是它对三维接触问题的处理章节，这在很多标准有限元书籍中往往被一带而过，但在这里却被细致地剖析了算法的选取和数值实现上的考量。这种层次分明的编排方式，使得这本书既能满足高阶研究人员对细节的苛求，也能让正在学习数值方法的本科生或研究生建立起坚实的知识体系，是一个跨越不同专业层次的优秀范本。

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这本书的语言风格极其克制而富有张力，用词精准，几乎没有多余的修饰，这在技术专著中是难能可贵的品质。它避免了过多地使用流行语汇或主观赞美，而是通过清晰的逻辑链条和无可辩驳的数学事实来建立其权威性。当我读到关于孔隙水压力耦合问题的有限元 Formulation 时，我感受到了作者对理论物理基础的深刻把握。它不仅解释了如何构建耦合方程组，更阐释了在数值离散化过程中，如何保持物理上的一致性，这涉及到了对时间导数的处理策略。阅读体验上，它要求读者保持高度的专注力，但这种专注带来的回报是巨大的——你获得的不仅是知识，更是一种解决复杂工程问题的系统性思维框架。这本书无疑是岩土数值计算领域近年来出现的一部重量级著作，其深度和广度都达到了一个令人敬佩的高度。

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这本书的封面设计简洁有力，黑色背景上用醒目的白色和红色字体凸显了书名，给人一种专业、严谨的初印象。我手里这本纸质书的装帧质量相当不错，纸张厚实，印刷清晰，即便是复杂的公式和图表也毫无模糊之感。初翻阅时，最吸引我的是其清晰的章节划分和逻辑严谨的目录结构。它似乎并不是那种只停留在理论概念的教材，而是更偏向于工程实践中如何将复杂的数值方法落地。比如，它对不同类型单元的构建、边界条件的施加以及求解器的选择都有着深入的探讨，这对于我们这些希望从理论走向实际应用的工程师来说，无疑是宝贵的资源。书中对编程语言和开发环境的介绍也十分细致，使得即便是对有限元编程感到畏惧的初学者也能找到清晰的指引，逐步建立起自己的计算框架。整体来看，这本书展现出了极高的专业水准和对读者友好的设计理念。

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阅读这本书的过程，更像是一场关于算法效率和工程可靠性的深度对话。作者对计算效率的关注，体现在对稀疏矩阵存储格式和并行计算策略的讨论上，这些是处理大型地质模型时不可或缺的关键技术。书中对特定算法的优缺点分析得极其透彻，例如，它对比了不同隐式求解器在处理蠕变问题时的收敛特性和计算成本，这种对比性的分析极大地拓宽了读者的视野，不再局限于某一种固定的解法。此外，对于内存管理和数据结构的选择，也有着贴近实际项目需求的考量，这些细节上的打磨，体现了作者深厚的工程背景和对软件性能的执着追求。这本书不是那种只能放在书架上“镇场面”的理论大部头，而是真正能让你在面对高难度、大规模的岩土工程模拟项目时，快速找到解决方案的“工具手册”。

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作为一名常年与地基和边坡打交道的岩土工程师，我深知一个稳定可靠的数值模拟工具的重要性。市面上很多有限元书籍往往将重点放在数学推导上，导致实际应用时，代码实现成了最大的障碍。然而，这本书的独特之处在于，它没有回避“如何写程序”这个核心难题。我尤其欣赏其中关于时间步长控制和非线性迭代收敛判断的部分，这直接关系到计算结果的稳定性和准确性。作者似乎非常了解实际工程问题中常见的病态矩阵和奇异点处理，并提供了切实可行的编程技巧来规避这些“陷阱”。翻阅的过程中，我时不时地停下来，对照我自己的代码片段进行反思和优化，从中受益匪浅。这本书更像是一位经验丰富的前辈，手把手地带领你搭建一个能够应对真实复杂地质条件的计算平台，而不是空泛地讨论理论的完美性。

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