地质工程数值法复习题

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1、地质工程数值法一、绪论1、岩土工程数值计算方法是应用工程地质学、岩土力学、基础工程学及数学、力学及计算机科学中的理论和方法研究岩土工程问题。2、岩土工程数值计算方法包括岩土工程解析法和数值分析法（有限差分法（FDM）、有限单元法（FEM）、边界单元法（BEM）和离散单元法（DEM）、拉格朗日元法（FLAC）理论）。3、数值计算常用方法的发展趋势：①图形与智能化②通用化向专业化的转变③不确定性与非线性分析方法（岩土体参数的离散性、随机性；安全系数的模糊性）4、岩土工程与现代数学力学的关系（一）地质定性分析法（二）解析法（三）数值计算方法（非线性、非均质各向异性及几何边界形状及作用荷载复杂）5

2、、数值法分析主要内容（一）地质因素及其力学效应定量化（二）岩土体力学作用定量化（三）岩土体力学性质定量化（四）数学力学定量分析6、岩土工程数值分析步骤（1）地质模型及相应的力学介质类型及力学模型。（2）进行岩土工程计算分析和岩土工程设计。（3）根据现场施工获得这些反馈信息进行第二循环分析7、岩土工程数值分析应用中的几个问题（一）计算方法的适用性与连续性问题（二）小变形理论与岩土体大变形问题（三）计算方案一定要考虑岩土体的改造措施（四）定性分析的控制作用（五）考虑施工过程（六）计算模型的选取（七）计算参数（八）精度、费用和前后处理一、岩土体的本构模型1、岩土介质的应力应变关系的典型试验曲线。

3、（1）数学公式推导方便。（2）模型中主要参数有明确的物理意义。（3）可用适当的试验方法确定模型中各个系数。（4）可从实验室里各种应力路径的试验中证实模型的合理性。2、双曲线模型3、弹塑性模型：塑性增量理论主要包括屈服面理论、流动规则理论和加工硬化（或软化）理论三部分。在岩土工程数值计算中常用的模型有Drucker-Prager模型和Mohr-Coulomb模型。弹塑性体可以分为理想弹塑性、应变硬化、应变软化三种应力状态。4、屈服准则是表示在复杂应力状态下，材料进入初始屈服的条件。控制塑性变形的开始阶段。屈服面内变化，弹性状态。屈服面上，则为塑性状态，此时既有弹性变形又有塑性变形。目前常用的

4、岩土介质屈服条件大致有特雷斯卡（Tresca）屈服准则、米赛斯（Mises）屈服准则、莫尔一库仑（Mohr—Coulomb）屈服准则及德鲁克-普拉格（Drucker-Prager）屈服准则。一、有限差分法1、用差分网格离散求解区域，将从物理现象引出的微分方程或偏微分方程利用差分格式转化为差分方程，然后结合边界和初始条件求解线性代数方程组。2、解题步骤主要有：（1）差分网格的划分；（2）建立差分方程；（3）边界及初始条件差分方程的建立；（4）联立差分方程求解。3、隐式方法要解一个线性联立方程组，所有未知数一次求解。显式方法则不用解方程组，因为等式右边的值均为已知，缺点是是步长的大小选择要恰当

5、，过大会使解不稳定，过小则迭代次数太多，需要的机时长。4、边界条件常常分为Dirichlet条件、Neumann条件和混合边界条件。二、有限单元法1、有限单元法实质上是变分法的一种特殊的有效形式，其基本思想是：离散化；单元分析；整体分析。单元和节点是有限单元法中的两个基本元素。2、实施步骤：第一步是离散化第二步是进行单元分析（虚功原理）一、离散单元法二、边坡稳定分析1、强度折减法计算边坡安全系数的原理及停止准则？2、边坡可靠度分析方法蒙特卡洛模拟法；一次二阶矩法；统计矩法；随机有限元法3、边坡动力稳定性分析方法对于边坡动力失稳，常用的方法有从边坡静力稳定分析方法发展起来拟静力法（Pseud

6、o-StaticAnalysis）；基于滑块理论的Newmark滑块分析法（NewmarkSlidingBlockAnalysis）；数值分析方法；概率分析方法。一、GeoStudio应用与实践1、数值模拟步骤1）、运行软件，选择分析模块；2）、模型分析设定：分析类型、分析控制、收敛及时步设定；3）、绘制或导入几何模型（几何模型修正）；4）、定义材料类型，输入材料参数；5）、将材料赋给几何模型，网格查看与调整；6）、定义边界条件，将边界条件赋给几何模型；7）、检查模型，求解；8）、结果查看；9）、工况变更，再次求解。二、FLAC3D应用与实践1、FLAC功能（1）大应变、小应变计算模式.（

7、2）丰富的本构模型、提供自定义的本构模型功能（3）接触面可以模拟不同材料的接触（4）流固耦合实现土体的固结与渗流（5）拥有各种功能的结构单元类型，模拟土与结构的相互作用（6）强大的动力分析功能.（7）流变分析，拥有粘弹性模型和粘塑性模型（8）热力学分析.2、初始应力的生成（1）为什么要单独列出？分析过程中出现的很多问题都与初始应力是否合理有关。是所有后续分析的基础！！（2）生成方法弹性求解；更改强度参数的弹塑性求解；设置