工程地质数值法

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1、普通高等教育“十五”国家级规划教材工程地质数值法何满潮主编黄润秋王金安姚磊华王树仁副主编北京内容简介工程地质数值方法是地质工程、岩土工程、地下工程、水利工程、采矿工程、铁道工程、公路工程、石油工程等诸多学科的专业基础课本书是普通高等教育“十五”国家级规划教材,其内容涵盖了主要工程地质问题(边坡、基坑、硐室、采矿等)的数值分析方法,如弹性有限元法,大变形有限元法,有限差分法,非连续体离散元法,工程地质问题反分析法及其他数值方法.本书还用文本和光盘形式给出了相关实例的分析过程和分析结果.因此,本书是一本体现了工程地质特色的工

2、程地质数值方法教材本书可作为与地质工程相关领域的本科生教材,也可作为研究生、科研院所的工程技术人员的参考书图书在版编目(CIP)数据工程地质数值法/何满潮主编—北京:科学出版社,2006(普通高等教育“十五”国家级规划教材)ISBN7-03-017090-3Ⅰ工…Ⅱ何…Ⅲ工程地质-计算方法-高等学校-教材ⅣP642中国版本图书馆CIP数据核字(2006)第028794号责任编辑:毕颖姚莉丽/责任校对:陈丽珠责任印制:张克忠/封面设计:陈敬中国科学院印刷厂印刷科学出版社发行各地新华书店经销2006年4月第一版

3、开本:B5(720×1000)2006年4月第一次印刷印张:18印数:1—4500字数:341000定价:2800元(含光盘)(如有印装质量问题,我社负责调换〈科印〉)序工程地质的研究对象是大尺度的工程岩土体.在漫长的地质历史过程中,工程岩土体经受了地质建造和构造运动的改造作用,层面、断层和节理、裂隙等结构面渐趋发育,工程岩土体损伤程度累积加强,非均质、非连续和各向异性强化.地质历史上的每一次构造运动和两次构造运动之间的相对平静期,相当于给岩土体周而复始的加载和卸载,直到现在仍未停息,海岭的扩张和板块的运动就是很好的例证

4、.在加卸载条件下,工程岩土体的力学特性表现出与应力路径、应力状态及加卸载的时间、空间状态变化密切相关.针对这样一种复杂多变的工程岩土体,仅用解析方法求解是困难的.工程地质问题的复杂性,决定了采用数值分析方法的必要性和重要性.随着社会进步和科技水平的提高,人类工程活动的规模也在扩大,工程建设逐渐朝着高、深、大、难的方向发展,从而使工程地质学面临的问题更加复杂,这就迫切需要把数值分析方法引入到工程地质分析领域来.工程地质数值方法不能等同于数值法,它是以工程地质分析为主导,以数学、力学理论为基础,以计算机技术为手段的工程地质的数

5、值分析方法.它不仅能模拟工程岩土体复杂的力学与结构特性,还可方便地分析各种边值问题和施工过程,并对工程岩土体稳定性问题进行预测预报.它拓展了传统的工程地质领域,而且为成功地解决许多重大工程地质问题奠定基础,从而使工程地质分析在定量评价和预测的方面跨越了一大步.近年来,计算机被广泛应用于工程地质研究,加快了工程地质问题定量研究的步伐,深化了对工程岩土体稳定性问题的理解.然而,对复杂工程岩土体的数值分析,计算结果的可靠性在很大程度上取决于对工程地质条件的掌握、正确理解和合理概化.因此,地质调查、工程地质条件研究和工程地质问题的

6、定性分析,永远处于工程地质体数值方法研究的主导地位,而先进数值方法的正确使用将对工程地质的研究起到验证和深化的重要作用.无论是进行地质分析还是力学机制分析,都需要深入地观察和研究地质现象.通过仔细的观察、对比和分析,就可以将现象产生的地质条件、空间环境、时间序列等区分出来,这样就可以透过现象认识地质营力多因素作用的力学机制和发展变化的全过程.有些野外观察是难以用室内模拟所代替的,如地应力场、地应力集中所造成的一些现象等.所以,野外地质调查所获得的资料,是工程地质数值分析所应依据的最基本的第一手资料.·ii·工程地质数值法对

7、于工程地质问题的研究,还应重视随工程活动和时间的变化,重视工程岩土体中节理、裂隙等各种不连续面的扩展力学过程的数值仿真模拟,并根据实际岩体的赋存环境和工程因素影响情况,确定用于数值分析的计算力学参数.因此,利用工程现场的实测位移,进行位移反分析来获取数值分析的力学参数将仍是数值分析获取中较符合实际的有效方法之一.近年来,经过广大工程地质和岩土工程工作者的共同努力,工程地质数值分析方法取得了长足的进展,在工程实践中得到了越来越广泛的应用.由何满潮教授主编的这本教材,展示了目前工程地质数值法的现状和发展方向.教材不仅系统地介绍

8、了国内外数值分析方法的基本原理和方法,还针对常见的工程地质问题提供了丰富的分析实例,并附有辅助教学光盘,充分体现了基础性、通用性、实用性、系统性和先进性.我深信它将对我国工程地质数值分析方面的教学和科研起到积极的推动作用.中国工程院院士国际工程地质与环境学会原理事长2006年1月于北京前言工程地质数值方