最新对岩土工程数值分析的几点思考 ppt演讲
数值分析在岩土工程中的应用课件
数值分析可以模拟土壤的力学行为和地基 工程的地震、渗流等复杂因素，提高地基 工程的可靠性和安全性。
地下水工程与水环境
数值模拟与预测
数值分析可以模拟地下水的流动和污染物 扩散等过程，为水资源开发和环境保护提 供支持。
数值分析可以通过对历史数据的模拟和分 析，预测岩土工程的未来趋势和可能遇到 的问题，为决策提供科学依据。
数值分析在岩土工程中的应用成果已经得到了广泛认可和应用，为工程实践提供了 更为有效的技术支持和解决方案。
数值分析的未来发展趋势
随着计算机技术和数值计算方法的不断发展，数值分析在岩土工程中的 应用将更加广泛和深入。
未来，数值分析将进一步考虑更多的物理和化学效应，建立更为精细和 全面的模型，提高模拟的准确性和精度。
数值分析的重要性
01
随着岩土工程规模的扩大和复杂 性的增加，传统实验方法已经难 以满足实际工程的需求。
02
数值分析可以弥补实验方法的不 足，通过计算机模拟实验过程， 提高分析的精度和效率。
岩土工程中的数值分析应用
岩石力学与岩石稳定性分析
土力学与地基工程
数值分析可以模拟岩石的力学行为和稳定 性，为矿山、隧道等岩石工程的设计提供 依据。
土壤水盐分运移分析 地下水资源保护及利用方案设计
其他工程实例
桩基承载力及沉降分析
边坡支护结构选型及设 计
01
02
03
地基处理方案优化设计
04
工程材料力学性能及参 数确定
05
结论与展望
数值分析在岩土工程中的应用总结
数值分析在岩土工程中得到了广泛应用，为工程设计和施工提供了重要的支持和辅 助。
数值分析能够模拟和预测岩土工程中的各种复杂现象和问题，为工程实践提供了更 为精确和可靠的技术手段。
岩土工程数值分析
土的本构模型
有效应力（也称应力强度、或广义剪应力）
1 3J2 2
(1 2 )2 ( 2 3 )2 ( 3 1)2
在简单拉伸时，应力强度还原为简单拉应力
1
1 2 0 故
有效剪应力（也称剪应力强度）
T J 2 1 (1 2 )2 ( 2 3 )2 ( 3 1)2 6
实际上，多数岩石从开始破坏到完全失去承载能 力，是一个渐变过程，采用刚性试验机和伺服控制系 统，控制加载速度以适应时间变形能力，可以得到岩 石全程应力应变曲线。
土的本构模型
典型岩体应力应变曲线
土的本构模型
典型岩石应力应变曲线(三轴)
土的本构模型
二、土体变形特性
土具有应力应变的非线性、硬化或软化等特性。 压硬性：静水压力会产生剪切变形。 剪胀性：切应力会引起体积改变。 各向异性： SD效应：拉压强度不同。 应力路径及应力历史相关性 粘滞性：应力、应变、强度等与时间有关。
绪论
岩土工程数值分析方法发展过程
20世纪40年代：差分法，用差分网格离散求解域，用 差分公式将控制方程转化为差分方程。 20世纪60年代：有限元法 20世纪70年代：边界元法，离散元法
第一章 土的本构模型
岩土工程问题数值分析的精度很大程度上取决于 所采用本构模型的实用性和合理性。 本构模型：土的应力应变关系的数学表达式，也称本 构方程。 主要有：弹性模型、弹塑性模型、粘弹塑性模型、内 蕴时间塑性模型、损伤模型等。
f 1 2 k I1 2 3 k I1 3 1 k I1 0
J2 cos I1 k 0 广义Tresca准则在主应力空间是一个以静水压力线为轴
的等边六角锥体，在平面上为一正六边形。
土的本构模型
三、米塞斯(Mises)屈服准则
探讨岩土工程数值分析的几点思考
探讨岩土工程数值分析的几点思考本课题从我国目前的岩土工程数值分析现状的各种的情况的分析，对岩土本构理论和发展的方向进行研究。
岩土工程分析过程的综合判断的依据之一是岩土工程数值。
对于如何建立岩土的工程实用本构方程。
建立多个工程实用本构方程结合积累大量工程经验才能促使数值方法在岩土工程中由用于定性分析转变到定量分析。
标签：岩石工程数值分析1岩土工程分析中的问题在岩土工程中将物理模型区描述各种的工程问题，再进一步的转换成数学问题，用数学的问题区进行数学的求解。
举一个较为典型的例子，在较为饱和的情况下，这种黏土地基大面积堆载之后，存在的一些作用使得，沉载问题实现简化，Terzaghi是一种一维固结物理模型，这种固结模型经过转化再成为一种Terzaghi 固结方程，从而得到解。
利用连续介质力学模型来求解工程问题主要有一下的几个步骤：（1）运动微分方程式（包括动力和静力分析两大类）；（2）运用几何方程，该几何方程分为两类，一类为小应变分析，一类为大应变分析；（3）構建本构方程，这种方程是属于力学本均方程。
岩土工程问题在很多问题中，都是属于十分复杂的问题，这些问题可以通过两个条件进行选择，一种是边界条件，一种是初始条件。
在数值分析的基础上，对该种方法进行求解和研究，通过连续介质力学模型的建立，使用不同的本构方程，同时对初始条件以及边界条件进行整合，而在其中共同的部分是运动微分方程以及几何方程。
在不同的材料使用中，本构方程并不一致。
此时，材料属于线性弹性体，这种方程属于广义上的虎克定律。
此时岩土材料可以被当做多相体。
在一种连续介质力学，进行模型分析之后，可以对岩土工程问题进行如下介绍，有以下三个方程，第一，运动微分方程式，使用的是动力与静力两种方式；第二，总应力是有效应力加上孔隙压力，又称之为有效应力原理；第三，运用连续方程，总体积变化，是各相体积变化的和；第四，几何方程，属于小应变分析与大应变分析两种类别；第五，同时还使用本构方程，这种方程式力学和渗流本构方程。
基于岩土工程数值方法应用
大坝稳定性数值模拟
01
02
03
大坝应力分析
通过数值方法模拟大坝在 不同工况下的应力分布， 评估大坝的整体和局部稳 定性。
大坝变形分析
分析大坝在不同水位下的 变形情况，预测大坝可能 出现的裂缝和滑动等失稳 现象。
大坝抗震性能评估
利用数值方法模拟地震作 用下大坝的响应，评估大 坝的抗震性能和安全性。
边坡稳定性数值模拟
详细描述
岩土工程涉及岩石、土壤和地下水等自然资源的工程应用，主要研究岩石和土的 物理性质、力学行为和工程应用。它具有地质性、材料性、力学性等特点，需要 综合考虑地质学、材料科学、力学等多个学科的知识。
岩土工程的重要性
总结词
岩土工程在国家建设、经济发展、环境保护等方面具有重要 意义，是土木工程领域的重要分支。
详细描述
离散单元法在岩土工程中常用于分析岩石崩塌、滑坡等问题。该方法能够真实地模拟岩土材料的破裂和块体运动 ，但计算效率较低，需要处理大量的离散单元。
无单元法
总结词
无单元法是一种不依赖于网格的数值分析方 法，能够避免网格生成和扭曲问题。
详细描述
无单元法在岩土工程中常用于分析动态破坏 、冲击波传播等问题。该方法具有较高的计 算效率和鲁棒性，但需要处理无网格节点的 插值和积分问题。
边坡应力分析
通过数值方法分析边坡在不同工况下的应力分布 ，评估边坡的整体和局部稳定性。
边坡变形分析
分析边坡在不同荷载下的变形情况，预测边坡可 能出现的滑坡和崩塌等失稳现象。
边坡加固方案优化
根据数值分析结果，优化边坡加固方案，提高边 坡的稳定性。
地下水渗流数值模拟
地下水流动分析
通过数值方法模拟地下水 在土体中的流动规律，预 测地下水位的变化趋势。
岩土工程数值分析读书报告
岩土工程数值分析读书报告一.岩土与数值分析在很多岩土工程的实际问题中，例如档土墙、板桩、基础梁和板等工程，由于岩土的非均质、非线性的性状以及几何形状的任意性、不连续性等因素，在多数情况下不能获得解析解。
最近二十多年来，随着电子计算机的迅速兴起，在岩土工程中，数值分析受到了极大的重视，各种数值方法在岩土工程中都得到了广泛地应用，而岩土工程中的各种复杂问题的解决又深化和丰富了数值分析的内容。
目前．在岩土工程的数值分析中，用的最为普遍的是有限元法和差分法，其他方法如边界元法正在兴起。
变分法与加权余量法既可以独立地作为数值方法运用于土工实际问题的求解，又可作为推导前几种数值方法的手段。
当数值分析中的差分法首先盛行于工程科学时，土工中的渗流及固结问题在四十年代后期也开始采用差分法成功地解决了某些实际问题，如土坝渗流及浸润线的求法、土坝及地基的固结等。
五十年代及六十年代初，弹性地基上的梁与板以及板桩也用差分法来求解。
六十年代，土石坝的静力问题用有限元法来求解。
由于有限元解法的灵活性，使差分法在土工中的应用暂时趋丁停滞。
进入七十年代之后，土石坝及高楼(包括地基)成功地使用有限无法解决了抗震分析。
七十午代后期及八十年代，边界元法异军突起。
这方法特别适宜于半无限域课题，这些是土力学及地基工程学科经常遇到的边界情况。
近十年来，地基的静力及动力问题，例如桩基及强夯(即动力固结)等，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（DEM ），不连续变形分析（DDA ），流形元法（MEM ），颗粒流（PFC ）等数值计算方法迅速发展。
二. 土的本构关系材料的本构关系(constitutive relationship)是反映材料的力学性状的数学表达式,表示形式一般为应力－应变－时间的关系,也称为本构定律(constitutive law )、本构方程(constitutive equation),还可称为本构关系数学模型(mathematical model),简称为本构模型。
岩土工程勘察与设计中的一些重点问题讲座77页PPT
岩土工程勘察与设计中的一 些重点问题讲座
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
对岩土工程数值分析的几点思考
对岩土工程数值分析的几点思考摘要：随着社会的不断进步，岩土工程市场获得了较快的发展，其市场竞争也日趋激烈，岩土工程的数值分析是一项比较繁杂的大工程，一般情况下，要想较好地解决这个难题，往往需要将物理模型与数学解题进行有机的结合的方式来进行，由于岩土与其它物质有着很大的区别，它是大自然的产物，是固相、气相与液相的多相体，在不同的状态下，其固相、气相、液相也会相互转换，因而造成了岩土初始应力场很难确定，因此说，对岩土工程数值进行科学合理地分析是十分重要的和必要的，本文中笔者将重点针对岩土工程中数值分析的问题进行分析、探讨，并提出相关见解，希望能对解决岩土工程中的数值分析的问题提供一些有益的参考。
关键词：岩土工程；数值分析；问题；思考引言1、岩土工程数值分析中要注意的关键问题在岩土工程数值分析的实际过程中，人们往往喜欢用简化后的物理模型来解决比较复杂的工程问题，然后再将其转变成熟悉的数学问题，最后利用数学解题的方法来解决数值分析难题。
在实际运用中，连续介质力学模型应用最为广泛，主要包含以下几种方程：（1）运动微分方程，主要分为动力和静力两种形式；（2）几何方程，主要包含小应变分析和大应变分析，应用于不同的实际分析；（3）本构方程，主要用于力学问题的测算。
岩土是大自然长期运转过程中的产物，岩土工程的分析也是一项复杂的大工程，为了能够获得科学合理的岩土数据，在实际操作中，就需要使用不同的方式，如果建立连续介质学模型后，那么在求解时，应建立好木构方程、包含小应变分析与大应变分析的几何方程、包含动力与静力的运动微分方程，同时还需要确定好边界条件与初始条件，只有做好了这些，才能得到方程的答案；如果工程问题非常复杂，那么就需要借助数值分析的方式来解决问题；如果材料为线性弹性体，本构方程就会发生转化，可以按照虎克定律来解决问题。
一般来说，岩土材料是多相体的，在使用连续介质力学模型分析问题时，需要运用以下几种方程：（1）运动微分方程，也分为动力和静力两种形式；（2）有效力原理，总效力即有效应力和孔隙压力之和；（3）几何方程，包括小应变分析与大应变分析两种方式；（4）本构方程，包括力学和渗流本两种。
岩土工程数值分析方法PPT文档共65页
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
对岩土工程数值分析的几点思考 ppt演讲
A
9
如何发展岩土本构理论的思考
定义：“反映作用与效应之间的关系称为本构关系。”
A
10
如何发展岩土本构理论的思考
岩土具有下述特性：
•区域性强，深度和水平方向变化复杂
•初始应力场复杂且难以测定
•土是多相体，难区分，互转化
•水的状态又十分复杂
•结构性
•强度、变形和渗透特性测定困难
•应力-应变关系与应力路径、加荷速率、应力水平、成分、结构、状 态等有关
38.1% 52.5% 9.4%
A
3
现状调查结果分析
②数值分析中的关键问题（限填 1～2 项）：
分析方法
26 人
本构模型
83 人
参数测定
114 人
边界条件模拟
28 人
计算分析技巧
14 人
A
4
现状调查结果分析
③哪几种数值分析方法较适用于岩土工程分析（最多填 3 项）？
解析法
41 人
有限单元法
137 人
•剪胀性、各向异性
A ...
11
如何发展岩土本构理论的思考
A
12
数值分析在岩土工程分析中的地位
A
13
数值分析在岩土工程分析中的地位
A
14
数值分析在岩土工程分析中的地位
结构工程：处理好边界条件和节点处几何模拟，有限元数值 分析可用于定量分析
岩土工程：有限元数值分析目前只能用于定性分析
A
15
总结
定性分析,重视概念设计，重视综合判断。数值分析结果是工程 分析过程中进行综合判断的重要依据之一；
本构模型百家争鸣，得到工程应用认可的极少； 大力发展和研究实用本构模型； 在岩土工程计算分析中应坚持因地制宜、抓主要矛盾、宜粗不宜
岩土设计的几点体会
岩土设计的几点体会基坑与边坡设计的几点体会本人几年来做过一些基坑与边坡支护设计项目，对于此类岩土设计项目谈几点体会与大家分享，如有不正确的地方，恳请大家指正！1、岩土设计工作流程岩土工程设计项目工作流程一般为：收集资料—初步分析—现场踏勘—初步设计—专家组方案审查—根据方案审查意见进行施工图设计—施工图审图单位进行施工图设计文件审查—根据施工图审查意见出具合格的施工图设计文件—施工过程中作到信息化施工，出现问题，及时变更设计。
在以上流程中以下几个问题须重点注意：1.1 资料是否齐全由于岩土工程支护设计须综合考虑工程地质与水文地质条件、周边环境条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求、基坑周边荷载、施工季节支护、结构使用期限等因素，因此收集以上资料显得尤为重要。
首先是勘察资料，对于基坑勘察：勘察范围应在开挖边界外按开挖深度的1～2倍范围内布置勘探点；深度超过基坑底不小于1倍开挖深度；勘探点间距15～30m。
对于边坡勘察：勘察范围不小于1.5倍边坡高度；勘探点深度进入坡底以下3～5；勘探点间距一级小于15m，二级15～20m。
二是项目设计资料，岩土工程设计项目必须在建筑总平面规划图确定后方能进行方案审查。
三是地形图、周边地下管网图、周边建筑物基础型式、建筑物基础型式须收集齐全。
以上资料须以纸质版的形式提供，并盖单位公章，由于以上资料是岩土工程设计基础资料，若出现问题则有据可查。
1.2设计文件内容是否满足规范要求现在一份岩土工程设计文件除了符合常规施工方法外，还须满足规范要求，不能出现与规范相冲突的地方，如土钉墙就不能用超过12m的基坑，计算书中不能出现安全系数不满足规范要求的地方。
2、岩土支护工程指标的选取一份合格正确的岩土支护设计文件方面依赖于正确的计算方法，另一方面依赖于岩土参数的正确性。
基坑支护在计算排桩的水平荷载时，直接影响荷载值大小的就是土层参数的选取，其中影响最大的土层参数主要有：粘聚力c、内摩擦角φ。
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发展新的分析方法
32 人
建立新的本构模型
49 人
本构模型参数测定
112 人
提髙计算机计算速度和容量 11 人
商用大型计算软件
22 人
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岩土工程分析中的关键问题
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解析法
41 人
有限单元法
137 人
有限差分法
60 人
离散单元法
30 人
边界元法
18 人
非连续变形法 DDA 15 人
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现状调查结果分析
④进一步提高岩土数值分析能力需要解决的关键问题（最多填 2 项）：
如何发展岩土本构理论的思考
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数值分析在岩土工程分析中的地位
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数值分析在岩土工程分析中的地位
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岩土工程分析中的关键问题
将岩土材料视为多相体，采用连续介质力学模型分析岩土工程问题 一般包括下述方程：
①运动微分方程式（包括动力和静力分析两大类）
②总应力 = 有效应力 + 孔隙压力（有效应力原理） ③连续方程（总体积变化为各相体积变化之和）
相同
④几何方程，包括小应变分析和大应变分析两大类
⑤本构方程，即力学和渗流本构方程
不同（问题所在）
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
岩土工程分析中的关键问题
“采用连续介质力学模型分析不同的岩土工程问题时，不同的是 本构模型、边界条件和初始条件。对一个具体的岩土工程问题， 边界条件和初始条件是容易确定的，而岩土的应力-应变关系十 分复杂，采用的本构模型及参数对计算结果影响极大。”
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现状调查结果分析
①数值分析在岩土工程分析中的地位，认为（限填 1 项）：
非常重要 重要 一般
38.1% 52.5% 9.4%
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对岩土工程数值分析的几点思考
作者：龚晓南（浙江大学 岩土工程研究所）
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主要内容
• 我国岩土工程数值分析现状的调查结果 • 岩土工程分析中的关键问题 • 如何发展岩土本构理论 • 数值分析在岩土工程分析中的地位
本构模型百家争鸣，得到工程应用认可的极少； 大力发展和研究实用本构模型； 在岩土工程计算分析中应坚持因地制宜、抓主要矛盾、宜粗不宜
细、宜简不宜繁的原则。
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Thanks
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如何发展岩土本构理论的思考
定义：“反映作用与效应之间的关系称为本构关系。”
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如何发展岩土本构理论的思考
数值分析在岩土工程分析中的地位
结构工程：处理好边界条件和节点处几何模拟，有限元数值分 析可用于定量分析
岩土工程：有限元数值分析目前只能用于定性分析
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总结
定性分析,重视概念设计，重视综合判断。数值分析结果是工程 分析过程中进行综合判断的重要依据之一；
现状调查结果分析
②数值分析中的关键问题（限填 1～2 项）：
分析方法
26 人
本构模型
83 人
参数测定
114 人
边界条件模拟
28 人
计算分析技巧
14 人
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现状调查结果分析
③哪几种数值分析方法较适用于岩土工程分析（最多填 3 项）？
岩土具有下述特性：
•区域性强，深度和水平方向变化复杂 •初始应力场复杂且难以测定 •土是多相体，难区分，互转化 •水的状态又十分复杂 •结构性 •强度、变形和渗透特性测定困难 •应力-应变关系与应力路径、加荷速率、应力水平、成分、结构、状 态等有关 •剪胀性、各向异性
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