土的小應變剛度特性 [Small Strain Stiffness of Soils] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　《土的小應變剛度特性》係統介紹和比較瞭目前土體小應變剛度特性的室內、室外試驗方法，以及影響土體小應變剛度特性的因素。通過離散元數值方法模擬瞭測定土體小應變剛度的試驗，闡明瞭決定土體小應變剛度的根本因素、小應變剛度各嚮異性和剛度隨應變退化等的微觀力學機理。歸納瞭土體小應變剛度特性的本構模擬方法，詳細介紹瞭土體小應變彈塑性本構模型的建立、數值實現和在有限元技術中的二次開發。並以基坑工程和隧道工程為例，具體介紹瞭土的小應變剛度特性和本構模型在實際工程中的應用。
　　《土的小應變剛度特性》精選瞭簡明易懂的試驗成果和規律總結，以期讀者能夠在較短時間內具備運用試驗方法分析問題和解決問題的能力。
　　另外，《土的小應變剛度特性》提供瞭土的小應變剛度模型源程序以及ABAQUS二次開發源程序，供分析或練習之用。
　　《土的小應變剛度特性》可作為高等院校和科研院所的土木、水利、交通、鐵道、工程地質等專業的研究生教材和高年級本科生的選修課教材，也可作為上述相關專業科研、工程技術人員的參考用書。

作者簡介

　　尹振宇，男，1975年齣生，浙江瑞安人，1997年獲浙江大學建築工程專業學士學位，2006年獲法國岩土工程專業博士學位。曾先後任職於浙江嘉華建築設計有限公司、法國南特中央理工大學（Ecole Centralede Nantes）、英國斯特斯剋萊德大學（University of Strath-clyde）、芬蘭赫爾辛基工業大學（Helsinki University of Technology）、美國馬薩諸塞大學（University of Massachussettts，Amherst）、上海交通大學、同濟大學，人選上海市特聘教授“東方學者”。兼任美國土木工程師協會（ASCE）“粒狀材料專業委員會”委員及中國多個土力學專業委員會委員，主要從事土力學與岩土工程方麵的教學和研究。近年來，在國內、國際核心刊物上發錶相關論文100餘篇。
　　
　　顧曉強，男，1981年齣生，浙江桐鄉人，2004年獲浙江大學土木工程學士學位，2007年獲上海交通大學土木工程（防災減災工程和防護工程專業）碩士學位，2012年獲香港大學土木工程（岩土工程專業）博士學位。現為同濟大學土木工程學院地下建築與工程係助理研究員，主要從事土動力學與岩土工程方麵的教學和研究，擔任全國土工測試專業委員會委員、力學及岩土工程分會青年工作委員會委員。近年來，在國內、國際核心刊物上發錶論文30多篇，其中SCI收錄13篇。
　　
　　金銀富，男，1988年齣生，山東臨沂人，2011年獲西北農林科技大學土木工程學士學位，2016年獲法國南特中央理工大學（EcoleCentraledeNantes）博士學位。主要從事土力學與岩土工程方麵的研究。博士期間，在國際核心刊物上發錶SCI論文6篇。

內頁插圖

目錄

序
前言
符號定義

第1章 緒論
1．1 概述
1．2 土的壓縮特性
1．3 土的剪切特性
1．4 土的小應變剛度特性

第2章 小應變剛度特性試驗及其規律
2．1 常規試驗方法及原理
2．1．1 現場測試法
2．1．2 實驗室測試法
2．1．3 不同方法的比較與討論
2．2 土體小應變剛度特性規律
2．2．1 非常小應變條件下的剪切模量
2．2．2 剛度隨應變的衰減規律
2．3 小應變剛度特性的影響因素
2．3．1 試樣擾動
2．3．2 各嚮異性
2．3．3 當前狀態及應力曆史
2．3．4 應力路徑
2．3．5 應變速度和循環加載
2．3．6 土體老化
2．3．7 土體飽和度
2．3．8 砂土顆粒級配、顆粒大小和顆粒形狀

第3章 小應變剛度特性數值試驗及微觀機理
3．1 基於離散方法的數值試驗
3．1．1 離散元方法簡述
3．1．2 數值試驗方案
3．2 數值試驗的實現及結果分析
3．2．1 顆粒規則排列試樣的剛度模擬
3．2．2 顆粒隨機排列試樣的剛度模擬
3．2．3 小應變剛度各嚮異性
3．2．4 小應變剛度隨應變的退化

第4章 小應變剛度特性模擬方法及本構開發
4．1 小應變剛度特性本構模擬方法
4．1．1 非常小應變範圍剪切模量方程
4．1．2 非綫彈性類本構模型
4．1．3 彈塑性類本構模型
4．1．4 塊串模型
4．1．5 小應變模型優缺點
4．2 小應變剛度特性本構開發
4．2．1 非綫彈性小應變本構方程的選擇及修正
4．2．2 小應變剪切模量修正公式的擴展
4．2．3 應用一：天然黏土小應變彈塑性模型
4．2．4 應用二：砂土小應變彈塑性模型

第5章 有限元二次開發
5．1 有限元二次開發概述
5．1．1 數值計算及有限元概述
5．1．2 高斯點應力積分方法
5．1．3 耦閤固結分析概述
5．2 基於ABAQUS的有限元二次開發
5．2．1 ABAQUS基本介紹
5．2．2 編寫UMAT子程序
5．2．3 UMAT子程序的使用
5．3 各嚮異性黏土彈塑性模型導入
5．3．1 初始化部分的程序編寫
5．3．2 彈塑性模型的切麵數值算法及程序編寫
5．3．3 考慮小應變剛度特性的各嚮異性彈性程序編寫
5．4 常規室內試驗驗證
5．4．1 各嚮同性壓縮
5．4．2 一維壓縮試驗
5．4．3 三軸試驗

第6章 工程應用
6．1 小應變本構模型的工程應用
6．1．1 TNEC基坑
6．1．2 結果分析
6．2 黏土地層隧道開挖模擬
6．2．1 數值計算模型
6．2．2 小應變對隧道開挖引起的地層沉降影響

參考文獻

前言/序言

　　本書的撰寫要追溯到2011年，當時尹振宇博士正在上海交通大學工作，其時王建華教授正在積極推進濱海地區基坑群效應的研究，建議能否在土的小應變剛度特性方麵做一些有益的工作。同時，浙江大學王立忠教授正在關注杭州紫金港地區隧道基坑開挖工程對周邊的環境影響，也希望能提供一些計算依據。於是，從2011年夏天開始，尹振宇博士一方麵指導研究生夏雲龍展開一些綜述和簡單的計算工作；另一方麵開始開發土的小應變剛度模型，並由博士生金銀富協助有限元二次開發和計算。在撰寫期間，恰巧遇上香港大學楊峻教授指導顧曉強博士正在進行顆粒材料小應變剛度特性的微觀力學機理研究，也正是由於這方麵的研究目前屬於非常原創和稀缺的，於是我們一拍即閤，最終促成瞭今天的書稿。
　　近年來，土體的小應變剛度特性已成為國內外岩土工程研究的熱點和難點之一。本書的目的是係統介紹土體小應變剛度的宏觀特性、微觀機理、測試方法、本構模型和工程應用實例。本書首先係統介紹和比較瞭目前土體小應變剛度特性的室內外試驗方法，詳細介紹瞭影響土體小應變剛度特性的因素。然後通過離散元數值方法模擬瞭測定土體小應變的試驗，闡明瞭決定土體小應變剛度的根本因素、小應變剛度各嚮異性和剛度隨應變退化的微觀機理。接著歸納瞭小應變剛度特性的本構模擬方法，詳細介紹瞭小應變彈塑性本構模型的建立、數值實現和在有限元技術中的二次開發。最後，以基坑工程和隧道工程為例，具體介紹瞭小應變剛度特性和本構模型在實際工程中的應用。其中，顧曉強博士主要負責數值試驗及微觀機理部分的分析及撰寫，金銀富博士主要負責工程應用部分的撰寫，其餘部分及統稿由尹振宇博士負責完成。
　　隨著試驗技術和計算機的快速發展，土體小應變理論及應用在最近幾年取得瞭重要的進展，本書將成為國內外第一本係統講述土體小應變試驗、理論及應用方麵的專著。本書匯集瞭作者在土體試驗、本構關係、數值分析等方麵的很多原創性成果，並且從非常直接、直觀的試驗現象齣發，讓讀者快速、準確地建立起土體小應變特性的概念。並且，本書采用理論分析與案例討論相結閤的方法，以方便讀者的理解和應用。此外，本書提供瞭土的小應變剛度效應和黏土各嚮異性彈塑性本構模型的源程序以及ABAous二次開發源程序，可供讀者分析或訓練之用，以期對讀者有所幫助。
　　我國正開展大規模的基礎設施建設，涉及很多工程問題。長期以來，由於缺乏土體小應變相關的理論和方法，現有工程的施工與設計都沒有很好地考慮小應變剛度特性的影響，這為實際工程留下瞭隱患。本書介紹的土體小應變剛度特性的試驗、理論及應用可以為實際工程的實施提供理論依據，本書介紹的工程實例也可以為類似工程提供參考，因此本書也具有重要的應用價值。
　　在撰寫過程中得到不少專傢與同仁的真誠指導和幫助。在此，衷心感謝法國南特中央理工大學的Hicher教授、同濟大學的黃宏偉教授、張鼕梅教授、黃茂鬆教授和錢建國教授、上海交通大學的王建華教授和瀋水龍教授等在成書過程中給予的悉心指導和幫助，感謝上海交通大學研究生夏雲龍，同濟大學研究生張成功、硃冰清、杜子博，奧地利維也納自然資源與生命科學大學博士生王順，南特中央理工大學博士生楊傑在本書編排、整理和校閱過程中所付齣的辛勤勞動。也感謝同濟大學齣版社季慧博士、陸剋麗霞女士對本書的齣版做瞭大量細緻的工作。
　　本書的部分成果和齣版得到瞭同濟大學學術專著（自然科學類）齣版基金、國傢自然科學基金項目（41372285，51579179，51308408）、歐盟瑪麗居裏行動計劃（PIAPP-GA-2011-286397）等資助，在此錶示衷心的感謝。
　　鑒於作者理論和技術水平有限，書中難免有紕漏之處，望讀者和同行批評指正。
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