定 價(jià)：68 元
叢書名：巖土體熱力特性與工程效應(yīng)系列專著
- 作者：王濤[等]著
- 出版時(shí)間：2016/12/1
- ISBN：9787030509987
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：TU4
- 頁碼：192
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
本書共分6章：第1章介紹了凍土工程隨機(jī)熱力特性研究意義和現(xiàn)狀；第2章建立了凍土土性參數(shù)隨機(jī)場(chǎng)描述方法，提出了實(shí)用性更廣的三角形單元局部平均法；第3章介紹了凍土工程溫度場(chǎng)隨機(jī)有限元分析方法及程序開發(fā)原理；第4章推導(dǎo)了凍土本構(gòu)模型，討論了模型計(jì)算程序的數(shù)值實(shí)現(xiàn)過程；第5章考慮隨機(jī)溫度對(duì)凍土區(qū)土體基本力學(xué)參數(shù)的強(qiáng)烈決定作用，在第3、4章的基礎(chǔ)上闡述了凍土工程變形場(chǎng)隨機(jī)有限元分析方法；第6章基于所構(gòu)建的隨機(jī)溫度場(chǎng)與變形場(chǎng)模型，分別對(duì)寒區(qū)的路基工程、管線工程和塔基工程的隨機(jī)溫度場(chǎng)、隨機(jī)變形場(chǎng)及可靠性進(jìn)行計(jì)算與分析。
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全球凍土分布面積約占陸地面積的50%，其中多年凍土區(qū)面積約35x106km2，占陸地面積的25%，我國凍土面積僅小于俄羅斯和加拿大，是世界第三凍土大國。我國的多年凍土地區(qū)與季節(jié)凍土區(qū)域面積約占國土總面積的75%，其中多年凍土地區(qū)面積約215X104km2，占全國陸地面積的22.3%。青藏高原是我國乃至世界上面積最大的多年凍土區(qū)，凍土面積達(dá)147x104km2，占我國多年凍土面積的70%左右。由于特殊的歷史、自然、地理、社會(huì)等各方面因素的影響，我國多年凍土地區(qū)人煙稀少，經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后，經(jīng)濟(jì)開發(fā)建設(shè)活動(dòng)受交通基礎(chǔ)設(shè)施落后的制約。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)戰(zhàn)略重心逐步向中西部轉(zhuǎn)移以及西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，在凍土區(qū)大量修建鐵路、公路、橋梁、管線等基礎(chǔ)設(shè)施將成必然，其中以已建成的青藏鐵路為代表，建設(shè)及維護(hù)過程中均投入了大量的物力、人力及財(cái)力，青藏高原走廊基礎(chǔ)工程的建設(shè)與青藏高原的多年凍土密切相關(guān)。
凍土是一定歷史時(shí)期內(nèi)，大氣圈與巖石圈在熱質(zhì)交換過程中形成的。與融土相比，凍土的組成成分除了土礦物顆粒骨架、水和氣以外，還包含冰。由于水和冰的存在，凍土的物理、力學(xué)、熱學(xué)和化學(xué)性質(zhì)等都發(fā)生急劇的改變。當(dāng)溫度升高，凍土融化時(shí)，結(jié)構(gòu)中的冰膠結(jié)作用隨即產(chǎn)生破壞并發(fā)生顯著變形，土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低，壓縮性和透水性顯著增大，強(qiáng)度降低許多倍，發(fā)生局部融化下沉，并常伴隨有從承重面擠出的融土。而當(dāng)土體凍結(jié)時(shí)，伴隨土中孔隙水和外界水補(bǔ)給結(jié)晶形成多晶體、透鏡體和冰夾層等形式的冰侵入體，導(dǎo)致地表產(chǎn)生不均勻凍脹，這種變形如果超過一定的限度就會(huì)使凍土基礎(chǔ)上的建筑物產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。在多年凍土地區(qū)修筑走廊基礎(chǔ)工程會(huì)極大地改變多年凍土與大氣圈的熱質(zhì)交換條件。由于多年凍土形成和發(fā)育條件的改變，必然會(huì)導(dǎo)致凍土的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，從而引起一系列的凍土工程地質(zhì)問題，其中最主要的就是土的凍脹和凍土的融沉問題。在走廊基礎(chǔ)工程中，一旦發(fā)生基礎(chǔ)土體的凍脹和融沉，一般都將產(chǎn)生大幅度的路基不均勻變形，從而使鐵路、公路、橋梁、管線等基礎(chǔ)設(shè)施遭到不同程度的破壞，形成工程災(zāi)害。這種工程災(zāi)害主要與多年凍土的熱力學(xué)性狀、地基下凍土人為上限的變化特征以及多年凍土的含冰狀況有關(guān)，其中地基土的熱力狀態(tài)決定著地基強(qiáng)度、變形特征及在未來的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，由于凍土材料自身的復(fù)雜性，以及人們認(rèn)識(shí)客觀世界水平和手段的限制，凍土工程系統(tǒng)中往往存在不同程度的誤差或不確定性。雖然在多數(shù)情況下這些誤差或不確定性可能很小，但累計(jì)在一起就可能對(duì)凍土結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)產(chǎn)生較大的、意想不到的偏差或不可預(yù)知性。因此，在現(xiàn)實(shí)凍土工程強(qiáng)度及穩(wěn)定性分析設(shè)計(jì)中有必要考慮溫度、應(yīng)力及變形的不確定性因素對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。
目錄
“巖土體熱力特性與工程效應(yīng)”系列叢書序
前言
第1章緒論 1
1.1凍土工程隨機(jī)熱力特性研究意義 1
1.1.1寒區(qū)凍土工程簡況 1
1.1.2寒區(qū)凍土工程隨機(jī)熱力特性研究意義 2
1.2凍土工程隨機(jī)熱力特性研究概況 2
1.2.1巖土參數(shù)隨機(jī)性描述方法 2
1.2.2隨機(jī)有限元法 8
1.2.3凍土工程隨機(jī)溫度場(chǎng) 14
1.2.4凍土工程隨機(jī)變形場(chǎng) 18
主要參考文獻(xiàn) 21
第2章土性參數(shù)隨機(jī)場(chǎng)描述與離散 31
2.1基本概念 31
2.1.1隨機(jī)變量 31
2.1.2隨機(jī)過程 31
2.1.3隨機(jī)場(chǎng) 32
2.2隨機(jī)場(chǎng)的數(shù)字特征 32
2.3隨機(jī)場(chǎng)的局部平均理論 33
2.3.1一維局部平均隨機(jī)場(chǎng)的數(shù)字特征 34
2.3.2二維局部平均隨機(jī)場(chǎng)的數(shù)字特征 35
2.3.3相關(guān)距離及其計(jì)算 38
2.3.4方差折減函數(shù)及其計(jì)算 39
2.3.5局部平均隨機(jī)場(chǎng)的獨(dú)立變換 39
2.4三角形單元局部平均法 40
2.4.1隨機(jī)場(chǎng)單元的描述及數(shù)字特征 41
2.4.2協(xié)方差矩陣的解析計(jì)算法 43
2.4.3協(xié)方差矩陣的數(shù)值計(jì)算法 45
2.4.4計(jì)算實(shí)例 47
主要參考文獻(xiàn) 50
第3章凍土工程溫度場(chǎng)隨機(jī)有限元分析方法 52
3.1概述 52
3.2控制微分方程與有限元公式 52
3.2.1確定性控制微分方程 52
3.2.2邊界條件與初始條件 55
3.2.3確定性有限元分析 56
3.3凍土工程溫度場(chǎng)隨機(jī)分析模型 62
3.3.1熱學(xué)邊界條件隨機(jī)性描述 62
3.3.2凍土熱學(xué)參數(shù)隨機(jī)性描述 63
3.3.3隨機(jī)溫度場(chǎng)NSFEM分析 63
3.4凍土工程溫度場(chǎng)隨機(jī)有限元程序開發(fā) 66
3.4.1程序原理 66
3.4.2程序研發(fā) 69
主要參考文獻(xiàn) 69
第4章凍土本構(gòu)模型及數(shù)值算法 70
4.1概述 70
4.2彈性部分與強(qiáng)度準(zhǔn)則 71
4.2.1彈性分析 71
4.2.2強(qiáng)度準(zhǔn)則 71
4.3屈服面與硬化參數(shù) 72
4.3.1屈服函數(shù) 72
4.3.2當(dāng)前屈服面硬化參量及其修正 74
4.3.3參考屈服面硬化參量 76
4.3.4固結(jié)參數(shù)與潛在強(qiáng)度 77
4.3.5屈服面及潛在強(qiáng)度的演化規(guī)律 79
4.4應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 80
4.5模型參數(shù)獲取 84
4.6變剛度算法 86
4.6.1基本思路 86
4.6.2當(dāng)前狀態(tài)分析 88
4.6.3加-卸載過程分析 88
4.6.4數(shù)值實(shí)現(xiàn)過程 92
主要參考文獻(xiàn) 93
第5章凍土工程變形場(chǎng)隨機(jī)有限元分析方法 95
5.1概述 95
5.2控制微分方程與有限元公式 95
5.2.1確定性控制微分方程 95
5.2.2邊界條件與初始條件 96
5.2.3確定性有限元分析 96
5.3凍土工程變形場(chǎng)隨機(jī)分析模型 99
5.3.1凍土力學(xué)參數(shù)隨機(jī)性描述 99
5.3.2隨機(jī)變形場(chǎng)NSFEM分析 99
5.4凍土工程變形場(chǎng)隨機(jī)有限元程序開發(fā) 100
5.4.1程序原理 101
5.4.2程序研發(fā) 106
主要參考文獻(xiàn) 106
第6章典型凍土工程隨機(jī)溫度場(chǎng)與變形場(chǎng)分析 107
6.1概述 107
6.2路基工程隨機(jī)溫度場(chǎng)與變形場(chǎng)分析 107
6.2.1計(jì)算模型與參數(shù) 107
6.2.2計(jì)算結(jié)果與分析 110
6.2.3變形可靠性評(píng)價(jià) 124
6.3管線工程隨機(jī)溫度場(chǎng)與變形場(chǎng)分析 131
6.3.1計(jì)算模型與參數(shù) 131
6.3.2計(jì)算結(jié)果與分析 134
6.3.3變形可靠性評(píng)價(jià) 141
6.4塔基工程隨機(jī)溫度場(chǎng)與變形場(chǎng)分析 145
6.4.1計(jì)算模型與參數(shù) 145
6.4.2計(jì)算結(jié)果與分析 147
6.4.3變形可靠性評(píng)價(jià) 155
主要參考文獻(xiàn) 159
附錄：典型凍土工程基礎(chǔ)變形可靠性分析代碼 161
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