数学力学在岩土工程中的应用.ppt

* * * * 岩土工程的母体是复杂的 岩土工程研究难点 构 造 褶 皱 岩土工程的母体是复杂的 岩土工程研究难点 断层、陷落柱 岩土工程的母体是复杂的 岩土工程研究难点 地 貌 结构的不确定性 岩土工程不确定性 岩土结构 地质结构和岩土材料 自然形成，勘察查明 不能选定和控制 体系和构件不明确，计算条件不明确，计算不可信 没有截面计算， 分不清截面可靠度和系统可靠度 建筑结构 结构体系和构件尺寸 工程师设计 材料 工程师选定 均可控 体系和构件明确，计算条件明确，计算可信 截面计算为主， 做截面可靠度分析 材料的不确定性 岩土工程不确定性 岩土材料 变异性大, 与位置有关， 相关距离 水平相变和竖向相变 试验尺寸与计算尺寸差别大，试验方法多 计算参数取综合水平 结构材料 相对均匀 与位置无关 试验尺寸与计算尺寸差别相对小 按一般材料统计参数代表值 水压力的不确定性 岩土工程不确定性 裂隙水和孔隙水压力是多变的 裂隙水：脉状、网状、层状、岩溶水。富水性、透水性和水压力差别非常大。查清有时非常困难。 水位、水头变化：季节、多年、人为 静水压力、超静水压力、渗透力。 孔隙水压力的增长消散：液化、挤土效应。 非饱和土基质吸力。 地质作用和地质演化的不确定性 岩土工程不确定性 地质作用和地质演化是复杂的 地震：液化、震陷、塌陷、边坡失稳、永久性地面变形和诱发地质灾害； 河、湖、海：冲刷、侵蚀、搬运和淤积，对水利工程和航道工程的影响； 地下水：岩溶，土洞，塌陷； 风化作用； 滑坡、泥石流等：发生、发展、消亡、复活等地质演化过程。 本构模型和计算模式的不确定性 岩土工程不确定性 本构模型和计算模式是多样的 本构模型：岩、土、各种模式。 地基承载力计算：Ressiner、Terzaghi、Meyerhoff、Hansen、Vesic、P1/4，等。 变形计算：一维沉降计算。 边坡稳定计算：破裂面形状及位置等。 岩土工程 对数学力学的需求 岩土工程研究的任务 岩土工程研究 基本任务 查明工程地质条件； 中心任务 对工程地质条件和工程地质问题的定性和定量分析、评价。 岩土工程研究的方法 岩土工程研究 自然历史分析法 工程地质勘察和测试法 数学力学分析法 模型模拟试验法 工程地质类比法 自然历史分析法 — 地质学分析 岩土工程研究方法 定性研究 研究地质体、地质现象、自然地质历史形成演化。是地质基础性工作和基本的研究方法。 例如：地质演化历史、岩土沉积序次与演化、构造变形破坏等研究。 工程地质勘察和测试法 — 定量分析并提取参数 岩土工程研究方法 现场勘探 ①坑探，直观观察和取原状土样。 　 ②钻探，提取岩芯和土样。 ③地球物理勘探，兼有勘探和测试双重功能，利用地球物理方法探测地层岩性、地质构造等。 直接地判断岩土层及其性质的勘探方法 　　 工程地质勘察和测试法 — 定量分析并提取参数 岩土工程研究方法 室内和现场岩土测试 　 ①室内土工试验：岩土的物理性质试验、力学性质试验、水和土的腐蚀性试验 　　②原位测试：触探、静荷载试验、十字板剪切试验、旁压试验、现场剪切试验等 间接地判断岩土层及其性质的勘探方法。 数学力学分析法 — 定量分析计算、评价 岩土工程研究方法 针对某一具体问题。地质分析为基础— 地质模型— 数学模型（理论经验公式等）— 代入有关参数进行计算。 例如：刚体极限平衡法、弹塑性理论方法、数论统计方法、数值分析方法。 还比如，灰色理论、逻辑信息、摸糊数学、分形、神经网络等。 模型与模拟实验法 — 仿实体演绎 岩土工程研究方法 相似材料的模型实验：如渗流、斜坡、地基渗透变形、洞室稳定等。 模拟实验：如光弹实验、电网络模拟（欧姆定律—渗流达西定律）、结构的网络模拟试验等。 工程地质类比法 — 经验借鉴、对比 岩土工程研究方法 同类和相似工程类比 基础是相似性（地质条件与建筑工作方法等）； 如：专家判断、经验参数使用等。 岩土工程中数学力学研究内容 岩土工程中数学力学 ①查明岩土体数学力学特征建立数学力学模型。 ②研究岩土作用中的各种因素及其相互关系，建立地质过程的数学力学模