本书系统介绍了岩土工程数值计算的基本理论和建模方法。本书内容分为基础篇和应用篇,由浅入深、循序渐进地阐述了数值计算的基本概念、基础理论和解算方法。基础篇以有限单元法为主,同时,简要介绍了有限差分方法;应用篇从建模方法和应用分析两个方面**介绍了目前广泛使用的岩土工程数值计算分析软件,包括有限单元法ANSYS、有限差分法FLAC2D和FLAC3D、离散单元法UDEC、颗粒元法PFC的基本使用和建模方法,并给出大量工程应用实例。学生可以根据计算对象的几何与力学特点,有选择地学习和使用相关软件。
本书是学习岩土工程数值计算方法的基础教材,可供土木、矿业、交通和水电等领域的高年级本科生和研究生教学使用,也可供相关科技人员参考。

前言
绪论
0.1 学习本课程的必要性
0.2 有限单元法基本思想
0.3 有限单元法发展概况
0.4 数值计算方法的分类
0.5 学习要求和方法
习题与思考题
上篇 基础篇
第1章 弹性力学基本方程及虚位移原理
1.1 概述
1.2 弹性力学基本方程
1.3 两种平面问题
1.4 虚位移原理
习题与思考题
第2章 杆系结构有限单元法
2.1 杆系结构的定义
2.2 平面杆系结构有限单元分析
2.3 局部坐标系的单元刚度方程
2.4 总体坐标系中的单元刚度方程
2.5 总体刚度方程的形成
2.6 总体载荷列阵的形成
2.7 引入边界条件修正总体刚度方程
2.8 总体刚度方程求解
2.9 计算单元内力和应力
2.10 逆运算校核计算结果并求解支座反力
习题与思考题
第3章 平面问题有限单元法
3.1 平面问题的单元划分
3.2 单元位移函数及插值函数
3.3 单元应力矩阵和单元应变矩阵
3.4 单元刚度方程
3.5 单元等效结点载荷列阵
3.6 总体刚度方程的建立
3.7 修正和求解总体刚度方程
3.8 计算单元应变和应力
习题与思考题
第4章 等参单元
4.1 概述
4.2 等参数单元形状函数
4.3 坐标变换
4.4 平面四边形等参单元计算
4.5 平面三角形等参单元计算
习题与思考题
第5章 非线性问题有限单元分析
5.1 概述
5.2 非线性问题的基本分析方法
5.3 弹塑性问题的解法
5.4 几何非线性问题求解
5.5 双重非线性问题
习题与思考题
第6章 有限差分法
6.1 概述
6.2 有限差分法理论基础
6.3 平面问题有限差分计算原理
6.4 三维问题有限差分计算原理
习题与思考题

下篇 应用篇
第7章 ANSYS建模方法与应用实例
7.1 概述
7.2 功能特色
7.3 基本原理
7.4 建模方法
7.5 隧道开挖衬砌结构变形与受力计算分析
7.6 基坑分步开挖过程支护受力与变形分析
习题与思考题
第8章 FJAC2D建模方法与应用实例
8.1 概述
8.2 程序简介
8.3 本构模型
8.4 建模方法
8.5 解题技巧
8.6 基坑土钉支护与预应力锚杆支护对比分析
8.7 失稳加筋挡土墙加固力学效果分析
8.8 受古滑面影响的自然边坡稳定性分析
习题与思考题
第9章 FLAC3D建模方法与应用实例
9.1 概述
9.2 程序简介
9.3 基本原理
9.4 建模方法
9.5 解题技巧
9.6 桩-土相互作用数值计算分析
9.7 地铁车站明挖法施工稳定性分析
9.8 双隧道盾构法施工**评价分析
习题与思考题
第10章 UDEC建模方法与应用实例
10.1 概述
10.2 程序简介
10.3 基本原理
10.4 建模方法
10.5 受优势结构面控制的边坡变形效应分析
10.6 节理化巷道掘进锚网喷支护效果分析
10.7 深部隧道开挖围岩能量计算及主应力变化特征分析
习题与思考题
第11章 PFC建模方法与应用实例
11.1 概述
11.2 程序简介
11.3 基本原理
11.4 建模方法
11.5 岩土类试样双轴试验数值模拟分析
11.6 土体压裂注浆流一固耦合数值试验分析
11.7 半明半暗隧道开挖与支护过程分析
习题与思考题
参考文献

本书作者经过十余年的岩土工程理论教学和科研实践,在岩土工程数值计算分析方面积累了一定的经验和应用技巧。为了达到让学生零起点入门、快速掌握岩土工程数值计算分析的技能,精选了简明易懂的教学内容和大量的工程应用实例,以期学生能够在较短时间内具备运用数值计算方法分析问题和解决问题的能力。