数值模拟试验在岩土工程实验及工程案例教学中的应用
隧道与地下工程数值模拟作业岩土体本构模型及适用条件
岩土体本构模型及 适用条件 0引言 岩土材料的本构理论是现代岩土力学 的基础。广义上说，本构关系是指自然界的作用与由该作用产生的效应两者之间的关系。土体是一种地质历史产物，具有非常复杂的非线性特征。在外荷作用下，表现出的应力—应变关系通常具有弹塑性、黏性以及非线性、剪胀性、各向异性等性状。土体本构模型就是在整理分析试验结果的基础上，用数学模型来描述试验中所发现的土体变 形特性。 采用数值方法分析岩土工程问题时，关键技术就是模拟岩土介质的本构响应。作为天然材料的岩土是由固体颗粒、水、空气组成的三相介质，具有弹性、塑性、粘性以及非线性、剪胀性、磁滞性、各向异性等性状，其应力—应变关系非常复杂。自Roscoe等创建Cam- clay模型至今，已出现数百个本构模型，得到工程界普遍认可的却极少，严格地说还没有。事实上，试图建立能反映各类岩土工程问题的理想本构模型是困难的，甚至是不可能的。另一方面，岩土介质具有各向异性特征早已为人们熟知，但对其开展深入研究却很少。同时，随着人类工程活动范围和规模的扩大，对岩土的渗透特性与水力耦合作用的研究显得尤为紧迫。因此开展考虑各向异性和渗流—应力耦合作用的岩 土本构模型的研究具有重要的理论价值和 实际工程应用背景。 1传统的岩土本构模型 1.1 弹性模型 对于弹性材料，应力和应变存在一一对应的关系，当施加的外力全部卸除时，材料将恢复原来的形状和体积。弹性模型分为线弹性模型和非线性弹性模型两类。 线弹性模型和非线性弹性模型，其共有的基本特点是应力与应变可逆，或者说是增量意义上可逆。这类模型用于单调加载时可以得到较为精确的结果。但用于解决复杂加载问题时，精确性往往不能满足工程需要，因此引发了弹塑性本构模型的发展。 1.2 弹塑性模型 弹塑性模型的特点是在应力作用下，除了弹性应变外，还存在不可恢复的塑性应变。应变增量。分为弹性和塑性两部分，弹性应变增量用广义虎克定律计算，塑性应变增量根据塑性增量理论计算。 塑性增量理论主要包括3个方而:关于 屈服而的理论;关于流动法则的理论和关于 硬化域软化的理论。应用塑性增量理论计算塑性应变，首先要确定材料的屈服条件，对加工硬化材料，需要确定初始屈服条件和后继屈服条件域称加载条件。其次，需要确定材料是否服从相关联流动法则。若材料服从不相关联流动法则，还需要确定材料的塑性势函数。然后，确定材料的硬化或软化规律。最后可运用流动规则确定塑性应变增量的 方向，根据硬化规律计算塑性应变增量的大小。 屈服准则是判断材料弹塑性的判据，现有的屈服而大体上可分为两类:①为单一开 口的屈服而，也称锥体屈服而;②就是口前 广泛采用的闭合屈服而，也称帽子屈服而。开口的锥形屈服而主要反映塑性剪切变形，大多数经典屈服而都属于这一类型，如T resca准则、V on Mises准则等。但岩土材料不同于金属材料的显著特点之一就是单纯 的静水压力也能产生塑性体积应变，而单一开口的屈服而不能反映这种塑性体积应变。所以近年来无论是对原有屈服而的修正，还
岩土工程数值计算方法作业
中国矿业大学 2 级硕士研究生课程考试试卷 考试科目岩土工程数值计算法 考试时间 学生姓名 学号 所在院系 任课教师 中国矿业大学研究生院培养管理处印制
《岩土工程数值计算法》课程报告课程报告分析的论文是安徽理工大学岩土工程专业乔成的硕士学位论文《深部巷道锚网喷支护结构的数值模拟与优化设计研究》。目前，数值分析方法有很多种，如有限差分法、有限单元法、边界单元法、离散单元法等。有着理论推演和试验分析无法比拟的优越性，更加贴近实际工程运用。但其求解问题的方法也是不同求解方法的近似解，要么是对基本方程和相应定解条件的直接近似求解；要么是求解原问题的等效积分方程的近似解；或者将连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题再求近似解等等。在实际运用的的时候存在很多局限和不合理性。本报告基于硕士学位论文《深部巷道锚网喷支护结构的数值模拟与优化设计研究》的主要内容及该论文中的数值分析方法。对论文里数值计算与行文中存在的问题进行了分析，概括了文中的创新点，对数值分析的运用做出了总体评价，并提出了自己的一些建议。 0论文主要内容简述 文中探讨了深部巷道开挖过程中及开挖之后围岩的变形与力学特征，（岩体变形具有较强的时间效应，表现为流变或蠕变明显；扩容现象突出；大偏应力下岩体内部节理、裂隙、裂纹张开，出现新裂纹；变形非连续性明显，突然剧烈增加，且具有软岩的力学特性。）讨论了影响巷道变形的主要因素，认为地应力水平和围岩性质是影响巷道稳定的主要因素，并通过对工程实测数据与数值模拟分析对比，讨论了巷道开挖后两种关键因素作用下围岩应力场和位移场的分布情况与变化规律。在此基础上，通过围岩分类法，建立了基于定量指标JV的Hoek-Brown强度参数a和s的线性修正本构关系，并将该强度准则应用于数值模拟之中。在数值模拟分析中，利用FLAC3D对钱营孜煤矿风井巷道的进行了锚喷支护模拟分析，并结合实测数据，提出了风井巷道的锚喷支护参数提出了优化方案。 1文中所用有限差分法软件FLAC3D简介 FLAC3D是美国ITASCA公司在FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua）基础上开发的三维数值分析软件，并在岩土工程数值计算中得到了广泛应用。其可实现对岩石、土和支护结构等建立高级三维模型，进行复杂的岩土数值分析与设计。 程序采用的是快速拉格朗日方法，基于显式差分来获得模型的全部运动方程（包括内变量）的时间步长解。程序将计算模型划分为若干个不同形状的三维单
岩土工程勘察中土工试验项目的确定
岩土工程勘察中土工试验项目的确定 岩土工程勘察是根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动。 土是自然界岩石经漫长风化、剥蚀、搬运、沉积形成的产物。因原岩性质不同，风化搬运的方式不同，沉积环境不同，造就了大自然中各种各样的土类，上至漂石卵砾，下至中粗砂粘性土等。按工程性质不同又可分为湿陷性土、红粘土、软土、冻土、膨胀土、盐渍土、混合土、填土及污染土等。所以，各类工程项目的岩土工程勘察，必须对工程项目所在场地的岩土体进行土工试验及原位测试，以充分了解和掌握岩土体的物理和力学性质，从而正确评价场地岩土工程条件。 土工试验是对岩土试样进行测试，并获得岩土的物理性指标、力学性指标、渗透性指标以及动力性指标等的实验工作，是岩土工程勘察报告中正确评价工程地质条件不可缺少的依据。 当前的土工试验服务于工程大致可分为两类：现场原位试验和室内土工试验。 现场原位试验指试验控制的主要条件（边界条件、排水条件、加荷条件、稳定标准等）与原型的基本相似，原位试验是在天然条件下，原位测定天然岩土的各种工程特性，它所取得的数据远比勘探—取样—室内试验所得的数据准确可靠，符合岩土体的实际情况，原位测试还可以测定难以采取不扰动土样的岩土体（如淤泥、淤泥质土及断层破碎带等）的有关工程性质，还可避免在取样过程中应力释放的影响，并可缩短勘探和室内试验的周期，但有时要满足原位试验的要求是相当困难的，或经济上太昂贵或技术上办不到的，这就不得不进行室内土工试验。 室内土工试验是根据要解决的工程问题而建立起来的标准化的方法，能保证试验成果的稳定性和可比性，用该成果进行设计能满足各类工程需要。因此，试验参数的选用应根据要求解决问题，合理选择待解决问题的试验方法（如土样是否饱和，最大的加荷量，要达到的应力状态，是否固结与排水等）都应尽量反映土在工程中的实际工作状态等。 对于一般的工程项目来讲，室内土工试验大致可以分为以下五类： 1、土的物理性质试验：包括土的含水率试验、密度试验、比重试验，颗粒分析试验、界限含水率试验（液限、塑限和缩限试验）等。 2、土的力学性质试验：包括土的固结试验、抗剪强度试验、击实试验等。 3、土的水理性质试验：包括土的渗透试验等。
数值模拟报告(DOC)
第一部分：数值模拟技术研究文献综述 浅析数值模拟技术 1．引言 近年来，随着我国大规模地进行“西部大开发”和“南水北调”等巨型工程，越来越多的岩土工程难题摆在我们面前，单纯依靠经验、解析法显然已不能有效指导工程问题的解决，迫切需要更强有力的分析手段来进行这些问题的研究和分析。自R.W. Clough 上世纪60年代末首次将有限元引入某土石坝的稳定性分析以来，数值模拟技术在岩土工程领域取得了巨大的进步，并成功解决了许多重大工程问题。特别是个人电脑的普及及计算性能的不断提高，使得分析人员在室内进行岩土工程数值模拟成为可能。在这样的背景下，数值模拟特别是三维数值模拟技术逐渐成为当前中国岩土工程研究和设计的主流方法之一，也使得岩土工程数值模拟技术成为当今高校和科研院所岩土工程专业学生学习的一个热点。 采用大型通用软件对岩土工程进行数值模拟计算，在目前已成为项目科研、工程设计、风险评估等岩土类项目的必须，学习和掌握Ansys、FLAC3D、UDEC 等数值计算软件已成为学校、科研院所对工程从业人员的基本要求。 数值模拟方法主要有限元法、边界元法、加权余量法、半解析元法、刚体元法、非连续变形分析法、离散元法、无界元法和流形元法等，各种方法都有其对应的软件。 2.数值模拟的发展趋势 可以说, 继理论分析和科学试验之后, 数值模拟已成为科学技术发展的主要手段之一。随着软件技术和计算机技术的发展, 目前国际上数值模拟软件发展呈现出以下一些趋势： （1）. 由二维扩展为三维。早期计算机的能力十分有限，受计算费用和计算机储存能力的限制，数值模拟程序大多是一维或二维的，只能计算垂直碰撞或球形爆炸等特定问题。随着第三代、第四代计算机的出现, 才开始研制和发展更多的三维计算程序。现在，计算程序一般都由二维扩展到了三维，如LS-DYNA2D 和LS - DYNA3D、AUTODYN2D 和AUTO-DYN3D。 （2）.从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题。数值模拟分析方法最早是从结构化矩阵分析发展而来，逐步推广到板、壳和实体等连续体固体力学分析，实践证明这是一种非常有效的数值模拟方法。近年来数值模拟方法已发展到流体力学、温度场、电传导、磁场、渗流等求解计算，最近又发展到求解几个交叉学科的问题。例如内爆炸时，空气冲击波使墙、板、柱产生变形，而墙、板、柱的变形又反过来影响到空气冲击波的传播，这就需要用固体力学和流体动力学的数值模拟结果交叉迭代求解。 （3）.由求解线性问题进展到分析非线性问题。随着科学技术的发展，线性理论已经远远不能满足设计的要求。诸如岩石、土壤、混凝土等，仅靠线性计算理论就不足以解决遇到的问题，只有采用非线性数值算法才能解决。众所周知，非线性的数值模拟是很复杂的，它涉及到很多专门的数学问题和运算技巧，很难为一般工程技术人员所掌握。为此，近年来国外一些公司花费了大量的人力和资金，开发了诸如LS- DYNA3D、ABAQUS和AU-TODYN等专长求解非线性问题的有限元分析软件，并广泛应用于工程实践。这些软件的共同特点是具有高效
岩土工程测试技术实验指导(2)
实验三基坑与边坡稳定性监测实验 一、实验目地 1.了解基坑与边坡稳定性监测实验方法. 2.了解滑动式测斜仪地工作原理. 3.掌握滑动式测斜仪地使用方法. 4.掌握数据处理方法 二、实验原理 深层水平位移就是测量围护桩墙和土体在不同深度上地点地水平位移,通常采用测斜仪测量,将围护桩墙在不同深度上地点地水平位移按一定比例绘制出水平位移随深度变化地曲线,即围护桩墙深层挠曲线.测斜仪由测斜管、测斜探头、数字式测读仪三部分组成,测斜管在基坑开挖前埋设于围护桩墙和土体内,测斜管内有四条十字型对称分布地凹型导槽,作为测斜仪滑轮上下滑行轨道,测量时,使测斜探头地导向滚轮卡在测斜管内壁地导槽中,沿槽滚动将测斜探头放人测斜管,并由引出地导线将测斜管地倾斜角或其正弦值显示在测读仪上. 测斜仪地原理是通过摆锤受重力作用来测量测斜探头轴线与铅垂线之间倾角φ,进而计算垂直位置各点地水平位移地.图4.1为测斜仪量测地原理图,当土体产生位移时,埋人土体中地测斜管随土体同步位移,测斜管地位移量即为土体地位移量.放人测斜管内地活动深头测出地量是各个不同量测段上测斜管地倾角φ,而该分段两端点(探头下滑动轮作用点与上滑动轮作用点>地水平偏差可由测得地倾角φ用下式表示： <1） 式中——第i量测段地水平偏差值(mm>； ——第i量测段地长度,通常取为0.5m、1.0m等整数(mm>； ——第i量测段地倾角值(°>. 当测斜管埋设得足够深时,管底可以认为是位移不动点,从管底上数第n量测段处测斜管地水平偏差总量为： (2> 显然,管口地水平偏差值就是各量测段水平偏差地总和. 在测斜管两端都有水平位移地情况下,就需要实测管口地水平偏差值,并从管口下数第n量测段处地水平偏差值,即： <3） 应该引起注意地是：只有当埋设好地测斜管地轴线是铅垂线时,水平偏差值才是对应地水平位移值,但要将测斜管地轴线埋设成铅垂线是几乎不可能地,测斜管埋设好后,终有一定 地倾斜或挠曲,因此,各量测段地水平位移应该是各次测得地水平偏差与测斜管地初始水平偏差之差,即：
岩土工程计算原理和方法
岩土工程数值计算原理与方法 随着计算机的计算速度和存储能力的飞速发展以及计算方法的日益完善，数值模拟方法已经成为研究未知领域的强有力的工具。在岩土工程计算与分析中数值计算原理与方法也发展很快。特别是有限元的发展，促进了岩土工程研究、工程预测、优化设计和计算机辅助设计等的发展。但在工程实际中使用数值计算原理与方法却存在一些问题：例如有些人因缺乏对有限元和工程性质的深入了解，而有限元的迅速发展给他们造成一种假象，认为它是万能的，可以处理几乎所有的岩土工程问题；同时他们又被有限元计算结果的精度所迷惑，不了解这些精确结果后面所隐藏的不确定性，也不了解这些数值方法所采用本构模型的局限性以及相应参数的不确定性；因这些不确定性导致数值计算原理与方法的预测结果与实际情况和实际经验相差很大，又由于部分人计算偏于保守，使得岩土工程师难以接受现代数值计算原理与方法。 1. 岩土工程数值计算原理与方法也具有两面性。 有些人偏向于用其进行岩土工程的分析计算的原因在于： (1)数值计算原理与方法能够做任何传统的分析方法所能做到的分析与计算，而且做得更多、更好。 (2)数值计算原理与方法能够给出复杂数学模型的解。因而能够从机理上预测工程性质，而不是统计和经验性的描述，这是一大优点；而简化或经验分析方法有时只能描述其表面或形式上(统计)的关系，缺乏物理机制的描述和探讨。 (3)该方法既能处理简单问题，也能处理复杂问题。 数值计算原理与方法难以被其他人接受的原因在于： (1)使用复杂，难以被很好的掌握。 (2)数值计算原理与方法本身的不确定性(指与精确的解析方法相比所产生的不确定性，特别是在岩土动力非线性问题中这种不确定性会很大)导致预测结果与工程实际不符。 (3)数值计算原理与方法所使用的物理模型或本构模型有局限性，难以反映实际情况，导致预测结果与工程实际不符。 (4)采用复杂模型要求较多的参数，而这些参数难以用简单试验获得。 (5)既然数值计算原理与方法和传统的分析方法都具有很大的不确定性，还不如采用传统的分析方法，因为传统的方法简单、实用。 (6)精确的数值分析结果会误导使用者迷信这些结果的精确性，而没有认识到其后面隐
岩土工程测试与检测技术复习资料
岩土工程测试与检测技术 名词解释6?4分=24分 简答（基本概念、方法）7?6分=42分 计算与论述 4个 34分 §1概念、系统选型精度高量程低，如何选择仪器 测试技术基本概念（线性度、灵敏度） 压电式、正弦式传感器的基本原理 稳定性、误差等选测试方法 §2 传感器：相关概念、分类、命名了解 （压电式如何标定、如何采用措施消除误差 正弦式原理（土压力计典型代表、相应计算） 正弦式基本概念及计算 §3 声波测试、声发射（课件） 声波测试基本原理 纵、横波概念、计算方法、 测桩完整性、裂缝测试等测试方法 新测裂缝测试反象 在岩体中测试应用：完整性指标凯瑟效应 §4载荷试验：静载荷试验（及基本原理） 拐点——判断桩的极限荷载 加载方法：终止加载的判断 判桩的极限荷载——拐点 承载力特征值与极限荷载的确定（曲线拐点） 桩基础检测、多根桩——求平均值——误差系数（<,均值——特征荷载；>，——查表修正）动测：应力波反射法曲线判定桩体缺陷的位置——计算 §5现场检测的常用特殊方法 边坡、 基坑、的安全监测监测： 地下洞室（多点位移计、收敛观测） 监测内容：｛锚杆检测、地表变形——大地水准测量、水平监测——原理、方法（基坑顶部、坑底） 项目选取 沉降观测、大地水准测量 深层水平位移的方法、原理了解 垂直监测 水平监测 测试系统元件的选取（参数） 锚杆无损检测 第一、二章测试技术基础知识、传感器 1.检测的基本概念： (1)检测与测量：检测是意义更为广泛的测量；测量是以确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作。 (2)检测技术：包含测量和信号检测极为重要。
(3)测试系统的原理结构：被测对象的被测量传感器数据传输环节数据处理环节数据显示环节。 (4) 测量系统：由传感器（一次仪表）、中间变换和测量电路（二次仪表） 组成。 （5）显示和记录系统：它是将信号及其变化过程显示或记录（或存储）下来，是测试系统的输出环节。 2.传感器：指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。 3.组成：敏感元件、转换元件、测试电器 参数：a灵敏度：单位被测量引起的仪器输出值的变化。 b线性度：标定曲线与理想直线的接近程度。 c迟滞性：指输入逐渐增加到某一值与输入逐渐减小到同一输入值时的输出值不相等。（百科：指一系统的状态(主要多为物理系统)，不仅与当下系统的输入有关，更会因其过去输入过程之路径不同，而有不同的结果。） d分辨率：指传感器可感受到的被测量的最小变化的能力。 4.传感器的分类：（1）按变换原理分类：电阻式、电容式、压电式、钢弦式、光电式等；（2）按被测物理量分类：位移传感器、压力传感器、速度传感器。 5.传感器的命名： 6.（1）传感器的全称由“主题词+四级修饰语”组成。 7.一级修饰语——被测量（位移、压力、速度） 8.二级修饰语——转换原理（应变式、电阻式、电容式、压电式、钢弦式、光电式） 9.三级修饰语——特征描述（指务须强调的传感器结构、性能、材料特征及敏感元件等） 10.四级修饰语——主要的技术指标（如，量程、精度、灵敏度等） 11.（2）使用场合不同修饰语排序亦不同 12.a在有关传感器的统计表、图书检索及计算机文字处理等场合，命名顺序为正序“主题词+一级修饰语+二级修饰语+三级修饰语+四级修饰语”；（例，传感器、位移、应变式、100mm） 13.b在技术文件、产品说明书、学术论文、教材、书刊等的陈述句中，传感器名称采用反序为“四级修饰语+三级修饰语+二级修饰语+一级修饰语+主题词”（例，100mm应变计式位移传感器） 14.压电式传感器：是基于压电效应的传感器，其敏感材料由压电材料制成。原理：压电材料受力后表面产生电荷，电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出，从而达到检测目的装置。 15.优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。 16.压电效应：指某些物质，当沿着一定方向对其加力而使其变形时，在一定表面上将产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态的现象。 17.振弦式（钢弦式）传感器：敏感元件为一根金属丝弦。原理：将敏感元件与传感器受力部件连接固定，利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量。 18.优点：结构简单可靠，传感器的设计、制造、安装和调试非常方便，且钢弦经过热处理后蠕变极小，零点稳定。 19.计算：书P15（2-12、2-13） 20.传感器的标定（率定）： 21.（1）定义：是利用精度高一级的标准器具对传感器进行定度的过程，从而确定其输出量与输入量之间的对应关系，同时也确定不同使用条件下的误差关系。 22.（2）标定原因：由于传感器在制造上的误差，即使仪器相同，其输出特性曲线也不尽相同。尽管传感器在出厂前都作了标定，但传感器在运输、使用等过程中，内部元件和结构因外部环境影响和内部因素的变化，其输出特性也会有所变化，因此，必须在使用前或定期进行标定。
岩土工程测试与检测技术精彩试题
一、选择题 1．可以采用 ( )方法测试地基土的变形模量和承载力。 A．动力触探 B．静力触探 C．静载试验 D．波速试验 2．应力波在桩身中传播时，遇到截面阻抗变大的界面会产生反射波，该反射波产生的质点运动速度与入射波产生的质点运动速度的方向 ( ) A.相同 B.不同 C.相反 D.垂直 3.采用预压法进行地基处理时，必须在地表铺设( ) A.塑料排水管 B.排水砂垫层 C.塑料排水带 D.排水沟 4.用标准贯入试验锤击数N判定沙土的密实度，其划分标准按照《建筑地基基础设计规》，当判定沙土的密实度为稍中密时，标准贯入试验的锤击数是多少（） A. N<=10 B.10
岩土工程有限元分析上机实践-刘小丽
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：专业知识，课程性质：选修 一、课程介绍 1. 课程描述 本课程为环境工程专业选修课程，讲授并指导学生利用计算机对岩土工程有限元专业软件进行实际操作练习，使学生掌握利用有限元数值模拟技术解决岩土工程问题的方法步骤，并对结果进行正确的分析评价。课程主要针对岩土工程专业有限元分析软件Plaxis2D的使用进行上机实践，对常见的典型岩土工程问题进行模拟计算和分析。该课程的开设能为学生今后的工作学习奠定软件计算分析基础，有利于学生工作能力的提升，增强其竞争力。 This course is elective for students majored in environmental engineering, which aims to instruct students to practice in numerical simulation using finite element analysis software of geotechnical engineering via computers, to master the method and steps to solve geotechnical engineering problems using finite element method, to analyze results of numerical simulation. This course mainly concerns practicing operation in numerical simulation by finite element analysis software of geotechnical engineering, Plaxis2D, simulation and analysis in common typical geotechnical engineering problems. By this course, students would have the basis of numerical simulation by finite element method, which is benefit for improvement of students’ working ability and enhancement of their competition. 2. 设计思路 作为本科生课程，选择操作相对简单的岩土工程专业有限元分析软件为例进行教学，主要侧重于有限元分析的基本方法步骤以及岩土工程典型问题的数值计算分析，以期达到抛砖引玉的目的。以岩土工程有限元专业分析软件Plaxis2D为基础，对岩土 - 1 -
天津大学岩土工程复试土工试验总结详解
前言 土力学教学试验课是《土力学与地基》课程的重要组成部分，其目的在于通过试验加深对课堂所学知识的理解，熟悉试验设备，掌握必要的试验技术，培养学生试验研究的基本技能与独立工作能力，丰富对土的感性认识，明确土力学试验在土工建筑中的作用和重要性。土工试验的项目虽然繁多（具体项目可参看有关《土工试验规程》），但归纳起来可大体分为三类： 一、土的物理性质试验 包括含水率、密度、比重、颗粒分析、液限、塑限、天然稠度、湿化、相对密度、毛管水上升高度、天然坡角等试验。 二、土的力学性质试验 包括击实、渗透、压缩、三轴剪切、无侧限抗压强度、直剪、前期固结压力等试验。 三、土的化学性质试验 包括有机水溶盐测定等试验。 我们的教学试验只是其中一部分，但却是重要的基本部分，具体内容是参照水利出版社的《土工试验规程》根据教学要求而拟定的，对于不同专业，试验内容可有所取舍。 学生在进行教学试验前，必须做到： 1.试验前要做好预习 2.进入试验室后，要认真听取教师讲解，掌握试验课要点及有关内容。 3.试验时要严肃认真、积极主动，既要独立思考，又要互相配合，严格按照试验指导书的要求和规定完成试验。 4.试验结束后，应做好仪器设备的清理和清洁工作，经指导教师或试验室人员检查合格后，方能离开试验室。 5.试验报告书应在指定时间内交上，绘图书写要清楚工整，不合要求需重做。
试验一颗粒大小分析试验（密度计法） 一、试验目的 颗粒大小分析试验的目的在于通过测定土中各种颗粒占该土总重的百分数的方法，了解土的颗粒大小分配情况，供土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。颗粒大小分析有筛析法和密度计法等，本试验只做细颗粒（小于0.075毫米的土）的密度计法。 二、试验原理 密度计法是使一定颗粒分布重量的土样在水内充分分散，并加以搅拌制成均匀的悬液见图1-1(a)，停止搅拌后，土颗粒在水中自由下沉。 图1-1 土粒下沉情况示意图 按照司笃克(Stokers)定律，粒径愈大的颗粒下沉愈快，粒径愈小的下沉愈慢，见图1-1(b)。此时，除最靠近筒底部外，从上到下悬液密度逐渐增加，不同时间放密度计于量筒中即可测读悬液某深度处的密度，直到悬液接近澄清为止。根据密度计的读数，用量得L深度处悬液比重与原来悬液的比重相比较，就可以计算出小于某粒径的颗粒在全部颗粒中所占的重量百分比数。同时在不同时间内量测L深处（L为一变数）的密度，即可找出不同粒径的数量，以绘出颗粒大小分配曲线。 密度计在试验中的作用，一是量测悬液的密度，二是量测土粒沉降的距
《岩土工程测试技术》教学大纲
《岩土工程测试技术》教学大纲 一、课程编号：0406016 二、课程名称：岩土工程测试技术Geotechnical Testing 三、学分、学时：1.5学分、34学时 四、教学对象：土木工程专业本科生 五、开课单位：土木工程学院岩土工程研究所 六、先修课程：材料力学、土力学 七、课程性质、作用、教学目标（含知识、能力、素质要求） 课程性质：必修课。 作用：增强学生对岩土工程测试理论的认识，获得土体常用物理力学性质指标的分布范围，了解岩土体常用物理力学性质指标对工程设计的作用，掌握岩土工程常用现场测试方法。教学目标：提高学生动手能力和综合思维能力，增加试验技能，培养学生遵守规范的习惯。 八、教学内容及基本要求 本课程要求学生掌握岩土工程勘察规范中要求的经常使用的岩土现场的测试理论、方法和测试仪器，了解岩土材料的物理力学性质指标间的关系和分布范围。 第1章绪论 §1.1 本课程的目的和意义 §1.2 本课程在岩土工程中的地位与作用 §1.3 岩土工程测试、检测及监测技术简介 §1.4 岩土工程测试与检测技术的现状与展望 第2章测试技术基础知识 §2.1 测试的一般知识
§2.2 传感器的基本特性 §2.3 常用传感器的类型和工作原理§2.4 监测仪器的选择和标定 思考题 第3章岩土的原位测试技术 §3.1 概述 §3.2 静力载荷试验 §3.3 静力触探试验 §3.4 野外十字板剪切试验 §3.5 动力触探 §3.6 扁铲侧胀试验 §3.7 岩土体现场剪切试验 思考题 第4章地基加固的检验与检测 §4.1 概述 §4.2 主要的地基加固方法及适用条件§4.3 各类地基加固的检验与检测 §4.4 工程实例 思考题 第5章桩基础的测试与检测 §5.1 概述 §5.2 单桩竖向抗压静载荷试验
数值模拟
3 下分层开切眼围岩变形失稳研究 3 Study on deformation instability of surrounding rock under Stratified open cut 下分层开切眼围岩变形、失稳与破坏由以下两个方面因素影响：第一，由其围岩地质条件决定，下分层开切眼顶板为上分层工作面回采过后跨落的矸石重新压实、稳定、胶结而成的再生顶板，整体稳定性差，具有明显的非连续介质破裂体或块裂体的性质，下分层开切眼两帮煤体与顶板层面的黏结系数及内摩擦角小于一般回采巷道，而与底板层面的黏结系数及内摩擦角则基本相同，这是由于下分层开切眼顶板是破碎矸石，虽经过了压实、稳定、胶结过程，与原始地层沉积的粘结性相比，胶结状态仍比较差；第二，由其巷道工程应力赋存环境决定，下分层回采巷道围岩已经受到上分层回采巷道开挖、上分层回采及附近煤柱的影响，并引起应力的重新分布、部分区域应力集中，临近上分层工作面回采使下分层回采巷道周边应力条件更复杂，围岩更破碎，维护也更困难；第三，由其应力赋存环境决定，下分层开切眼围岩已经受到上分层回采巷道开挖、上分层回采及附近煤柱的影响，并引起应力的重新分布、部分区域应力集中，临近上分层工作面回采使下分层开切眼周边应力条件更复杂，围岩更破碎，维护也更困难。 3.1 下分层巷道掘进前围岩应力分布和变形特征(In Front of the Lower Slice Roadway the Stress Distribution and Deformation Characteristics) 3.1.1 数值模拟方案 本章采用FLAC3D建立数值计算分析模型，分析上分层回采巷道掘进与工作面回采对底板围岩应力分布和变形特征、下分层开切眼内错距离对巷道围岩应力特性和变形特征影响规律，从而研究下分层开切眼失稳的机理及破坏原因。根据分析，注浆的目的即是为了加固顶板以及上覆岩层，所以我们通过改变上覆岩层的力学参数来模拟注浆深度对开切眼围岩稳定性的影响。本文数值模拟分为四种
岩土工程数值分析学习笔记(DOC)
岩土工程数值分析读书笔记 摘要：阅读笔记分为两部分：理论学习和plaxis模拟相关问题。 理论部分 0岩土工程数值分析简介 岩土工程问题解析分析是以弹塑性力学理论和结构力学作为理论依据，适用于解决连续介质、各向同性材料、未知量少、边界条件简单的工程问题，存在很大的局限性。 岩土工程问题数值分析是借助于计算机的计算能力，适用于解决材料复杂、边界条件复杂、任意荷载、任意几何形状，适用范围广。 岩土工程数值分析发展过程： 20世纪40年代，使用差分法解决了土工中的渗流及固结问题，如土坝渗流及浸润线的求法、土坝及地基的固结等。 20世纪60年代，使用有限元法成解决了土石坝的静力问题的求解。 20世纪70年代，使用有限元法解决了土石坝及高楼(包括地基)的抗震分析。 20世纪80年代，边界元法异军突起，解决了半无限域的边界问题；地基的静力及动力问题都使用边界元法得到了有效地解决。 岩土工程数值分析的方法有两类，一类方法是将土视为连续介质，随后又将其离散化，如有限单元法、有限差分法、边界单元法、有限元线法、无单元法以及各种方法的耦合。另一类计算方法是考虑岩土材料本身的不连续性，如裂缝及不同材料间界面的界面模型和界面单元的使用，离散元法，不连续变形分析，流形元法，颗粒流等数值计算方法。 1数值分析过程中存在的问题及解决措施 问题：(1)对岩土工程数值分析方法缺乏系统的知识和深入的理解，出现问题时不知道在什么情况下属于理论问题或数学模型问题；在什么情况下是属于计算方法问题或本构模型问题；在什么情况下是参数的确定问题或计算本身的问题等。 (2)各种本构模型固有的局限性。具有多相性土的物理力学性质太复杂，难以准确地用数学模型和本构模型描述。例如邓肯一张模型不能反映剪胀性，不能反映压缩与剪切的交叉影响； (3)现有的试验手段和设备不能提供适当、合理和精确的参数。靠少数样本点所获得的参数难以准确地描述整个空间场地的物理力学性能；土的参数因土样扰动难以高质量的获取，其精度很差。 (4)数学模型还会给人造成一种错觉，让人觉得其计算结果也一定会更好、更可靠。这样可能使人们忽略了精确的数学公式也照样会有出错的可能性。只有当输入参数的质量和精度很高，并能与数学模型的精度相匹配时，才有可能得到较为准确的计算结果。 措施：(1)加强对土的本构模型的教学与培训，了解和掌握各种土的本构模型的优点和局限性以及模型参数的离散性。 (2)在使用数值分析方法的同时，不断地积累使用经验，包括他人的经验。
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数值模拟软件大全 GEO-SLOPE Offical WebSite: www. geo-slope. com SLOPE/W: 专业的边坡稳定性分析软件, 全球岩土工程界首 选的稳定性分析软件 SEEP/W: 专业的地下渗流分析软件, 第一款全面处理非饱和土体渗流问题的商业化软件 SIGMA/W: 专业的岩土工程应力应变分析软件, 完全基于土(岩)体本构关系建立的专业有限元软件 QUAKE/W: 专业的地震应力应变分析软件, 线性、非线性土体的水平向与竖向耦合动态响应分析软件 TEMP/W: 专业的温度场改变分析软件, 首款最具权威、涵盖范围广泛的地热分析软件 CTRAN/W: 专业的污染物扩散过程分析软件, 超值实用、最具性价比的地下水环境土工软件 AIR/W:专业的空气流动分析软件, 首款处理地下水-空气-热相互作用的专业岩土软件 VADOSE/W: 专业的模拟环境变化、蒸发、地表水、渗流及地下水对某个区或对象的影响分析软件, 设计理论相当完善和全面的环境土工设计软件 Seep3D(三维渗流分析软件)是GeoStudio2007专门针对工程结构中的真实三维渗流问题, 而开发的一个专业软件, Seep3D软件将强大的交互式三维设计引入饱和、非饱和地下水的建模中, 使用户可以迅速分析各种各样的地下水渗流问题. 特点:GeoStudio其实就是从鼎鼎大名的GEO-SLOPE发展起来的, 以边坡分析出名, 扩展到整个岩土工程范围, 基于. NET平台开发的新一代岩土工程仿真分析软件, 尤其是VADOSE/W模块是极具前瞻性的, 环境岩土工程分析的利器. 遗憾的是其模块几乎都只提供平面分析功能. Rocscience Offical WebSite: www. rocscience. com Rocscience 软件的二维和三维分析主要应用在岩土工程和 采矿领域, 该软件使岩土工程师可以对岩质和土质的地表 和地下结构进行快速、准确地分析, 提高了工程的安全性并 减少设计成本. Rocscience 软件对于岩土工程分 析和设计都很方便, 可以帮助工程师们得到快速、正确的解答. Rocscience 软件对于用户最新的项目都有高效的解算结果, 软件操作界面是基于WINDOWS 系统的交互式界面. Rocscience 软件自带了基于CAD 的绘图操作界面, 可以随意输入多种格式的数据进行建模, 用户可以快速定义模型的材料属性、边界条件等, 进行计算得到自己期望的结果. Rocscience 软件包括以下十三种专业分析模块: Slide 二维边坡稳定分析模块
岩土工程测试
精心整理土木工程学院工程课程报告 课程：《岩土工程测试》 班级： 专业： 3.6、动力触探试验 .............................................................................. 错误!未指定书签。 3.7、岩石力学参数测定 ...................................................................... 错误!未指定书签。 3.8、软岩及土的流变试验 .................................................................. 错误!未指定书签。 3.8.1、软岩的特征与流变特性 .......................................................... 错误!未指定书签。 3.9、岩土中的应力测量 ...................................................................... 错误!未指定书签。 3.10、超声波测试 ................................................................................ 错误!未指定书签。 3.11、桩基检测试验 ............................................................................ 错误!未指定书签。
关于岩土工程的数值计算方法的综述
题目：关于岩土工程的数值计算方法的综述学院：资源与土木工程学院 专业：岩土工程 学号： 姓名：
关于岩土工程的数值计算方法的综述 我通过学习和查阅相关资料文献了解到，近年来，数值计算模拟分析在岩土工程中越来越受欢迎，随着城市的建设，地下工程所处的环境越来越复杂，影响的因素也是越来越多，所以依靠传统的解析计算难以实现，计算机的数值模拟恰恰解决的了岩土的计算的问题，它可以模拟各种复杂情况下岩土问题。就岩土工程而言，由于岩土介质涉及本构关系、力学参数、自身构造以及边界条件等的复杂多变性，在未采用计算机数值方法以前，对于复杂、重要的岩土工程，如果用传统的弹性力学或弹塑性力学的解析法难以求解时，只好采用物理模拟或其他方法从宏观上把握工程的受力和变形特征。随着计算机数值分析方法的出现和发展，情况发生了巨大的变化。计算机数值方法已经能够较好的模拟非均匀质体、各向异性介质面临的复杂边界条件问题，也能处理岩土工程中不连续性界面、渗流问题、岩土损伤断裂问题以及复杂的岩土工程结构分析问题，对于涉及时间因素的动力问题、蠕变问题，特别是耦合问题，数值模拟计算方法极大的加强了解决岩土工程的能力。 数值计算方法其主要有有限单元法、有限差分法、边界元法、离散元法和流形元法等。 有限单元法：有限单元法发展非常迅速，至今已经成为求解复杂工程问题的有力工具，并在岩土工程领域广泛的采用，主要的分析软件ANSYS。 有限单元法的最基本的元素是单元和节点，基本计算步骤的第一步为离散化，问题域的连续体被离散为单元与节点的组合，连续体内部分的应力及位移通过节点传递，每个单元可以具有不同的物理特征，这样，便可以得到在物理意义上与原来的连续体相近似的模型。第二步为单元分析，一般以位移法为基本方法，建立单元的刚度矩阵。第三步由单元的刚度矩阵集合成总体刚度矩阵，并由此建立系统的整体方程组。第四步进入计算模型的边界条件，求解方程组，求得节点位移。第五步求出各单元的应变、应力及主应力。 有限差分法：有限差分法在岩土工程中是应用非常广泛的方法，在数值计算模拟上有很大的贡献，主要的应用软件为FLAC3D。 基本思想是把连续的定解区域用有限个离散点构成的网格来代替，这些离散点称作网格的节点；把连续定解区域上的连续变量的函数用在网格上定义的离散变量函数来近似；把原方程和定解条件中的微商用差商来近似，积分用积分和来近似，于是原微分方
岩土工程测试与检测技术试题
一、选择题 1．可以采用 ( C )方法测试地基土的变形模量和承载力。 A．动力触探 B．静力触探 C．静载试验 D．波速试验 2．应力波在桩身中传播时，遇到截面阻抗变大的界面会产生反射波，该反射波产生的质点运动速度与入射波产生的质点运动速度的方向 ( C ) A.相同 B.不同 C.相反 D.垂直 3.采用预压法进行地基处理时，必须在地表铺设( B ) A.塑料排水管 B.排水砂垫层 C.塑料排水带 D.排水沟 4.用标准贯入试验锤击数N判定沙土的密实度，其划分标准按照《建筑地基基础设计规范》，当判定沙土的密实度为稍中密时，标准贯入试验的锤击数是多少（ B ） A. N<=10 B.10
《工程地质数值模拟》教学大纲
《工程地质数值模拟》教学大纲 一、课程基本信息 中文名称：工程地质数值模拟英文名称：Numerical simulation of engineering geology 课程代码：0105803 授课专业：勘查技术与工程 开课单位：国土资源工程学院、城市学院 开课学期：7 学分/总学时：5/80 理论学时：32 上机学时：48 先修课程：土力学、岩石力学、普通地质学、构造地质学、岩石学、矿物学 考核方式：考查 二、课程简介： （1）教学目的 随着计算机技术的发展，为数值方法的发展提供硬件和软件保证，数学建模为计算提供有利的工具。因此，工程地质数值模拟解决了很多前人所不能解决的工程地质问题。这种方法理论与方法并重，试验、数值计算与工程实践相互检验。使得工程地质问题解决的更加广泛，研究的课题更加深入，有力的推进了工程地质学科的定量化进程。作为工程地质专业的本科生，学习工程地质数值模拟，是深入研究工程地质问题的重要手段之一。因此，掌握各种工程地质数值模拟方法的基本理论、适用条件和软件操作，是勘查技术与工程专业培养中非常重要的一个环节，也是本课程的主要教学目的。 （2）教学要求 要求在学习专业基础知识、基础理论知识的基础上，让绝大多数本科生掌握有限单元法、边界元法、离散单元法、有限差分法、数值流形元法等各种工程地质数值模拟方法的基本理论和适用条件，了解各种方法目前所具有的的相关商业软件，并具备至少一种软件的实际操作能力和分析能力。 （3）课程对专业培养目标和毕业要求的支撑作用 本专业以地质、现代勘查技术和环境科学的理论为基础，培养适应21世纪社会主义现代化建设需要的德智体美综合素质全面发展、知识结构合理、基础牢、专业素质高、富有开拓创新精神、系统掌握水工环与灾害地质及岩土工程等专业理论与方法的高级工程技术人才，亦具备较好的科学素养和创造思维及初步的教学、研究能力，能从事勘查技术与工程领域的工程勘察、地质环境评价与防治、岩土工程设计、施工与监理等方面的科研、教学、技术开发和管理工作的复合应用型专业技术人才。学习工程地质数值模拟，使很多工程地质问题解决的更加广泛，研究的课题更加深入，有力的推进了工程地质学科的定量化进程，有力支撑了本专业的培养目标。