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| 內容簡介： |
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水力耦合分析一直是岩土工程中的热点问题，其在水利工程建设、油气开采及废料处置等常见工程中均有涉及。《水力耦合模拟——数值流形法与多尺度分析》重点关注岩土体水力耦合分析面临的多相多场耦合分析、非连续表征及复杂非均质特性模拟三个主要难点，主要讨论数值流形法(NMM)和多尺度理论在水力耦合问题中的应用。对于多相多场耦合分析与非连续表征，《水力耦合模拟——数值流形法与多尺度分析》论述了线弹性不可压缩变形、连续与非连续饱和Biot模型以及非饱和广义Biot的混合NMM解法。同时给出了水力耦合分析高阶NMM的构造以及骨架非线性滞回变形的模拟方法。对于复杂非均质特性模拟，《水力耦合模拟——数值流形法与多尺度分析》展示了非均质孔隙介质水力耦合一阶多尺度模型的构建方式，并推导了宏观尺度切向算子的显示理论解。此外，《水力耦合模拟——数值流形法与多尺度分析》还率先建立了水力耦合多尺度分析整体求解算法。作为水力耦合多尺度分析的实际应用，《水力耦合模拟——数值流形法与多尺度分析》*后还研究了非均质工程材料等效水力特性评估以及非连续非均质孔隙介质动态水力特性模拟。
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| 目錄：
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目录前言第1章绪论11.1水力耦合分析数值方法31.2水力耦合数值分析研究进展81.2.1连续饱和水力耦合81.2.2非连续饱和水力耦合111.2.3非饱和岩土体水力耦合131.3本书的主要内容14第2章弹性不可压缩问题162.1弹性不可压缩基本方程162.2NMM基本概念192.2.1覆盖系统192.2.2NMM函数空间212.3弹性不可压缩问题的NMM求解格式242.4数值算例262.4.1自由端受剪切力作用的悬臂梁272.4.2带圆孔的无限大板302.4.3Cook梁332.4.4顶壁驱动腔体问题342.5上下限数值测试362.6本章小结39第3章饱和连续岩土体水力耦合问题403.1动力固结基本控制方程403.2u-w-p格式水力耦合分析空间域NMM离散433.3时间离散时间域Newmark离散453.3.1离散格式463.3.2NMM框架下的质量矩阵集中化483.3.3能量平衡条件493.4数值算例50iv水力耦合模拟——数值流形法与多尺度分析3.4.1受均布压力作用的半无限大饱和土503.4.2受偏斜载荷作用的饱和土基础563.5收敛性测试593.6水力耦合模拟中的闭锁问题613.6.1渗透性极小的方形悬臂梁613.6.2顶部受压的饱和黏土边坡663.7本章小结68第4章饱和非连续岩土体水力耦合问题694.1饱和非连续水力耦合变分形式694.2饱和非连续岩体水力耦合分析u-w-p格式NMM离散724.2.1骨架位移、流体流速和孔隙压力场的NMM插值函数724.2.2位移扩展格式的ND5W5P1模型744.3摩擦接触模型的数值实现754.4变分方程的完全离散格式774.5数值算例784.5.1非连续饱和岩土体动力固结分析794.5.2摩擦接触模型的有效性824.5.3水力载荷作用下饱和岩土体水力耦合分析834.5.4水力载荷作用下多裂纹饱和岩土的水力耦合模拟854.6饱和岩土体中的波传递问题864.6.1连续饱和岩土体874.6.2非连续饱和岩土体904.7本章小结92第5章饱和岩土体水力耦合分析高阶NMM方案935.1单元T3-MINI-CNS945.1.1单元T3-CNS955.1.2单元T3-MINI-CNS及u-w-p三相场插值格式985.2单元T3-MINI-CNS求解弹性不可压缩问题1005.3单元T3-MINI-CNS上下限数值测试1025.3.1上下限测试1035.3.2低渗透性方形孔隙介质1045.3.3顶部受压的黏土边坡1075.4连续饱和岩土材料动力固结1095.4.1受均匀分布压力作用的半无限大饱和土1095.4.3受偏斜压力作用的饱和土基础1175.5非连续饱和岩土体水力耦合分析1235.5.1非连续饱和岩土体动力固结1235.5.2摩擦接触模型的验证1275.5.3偏斜压力作用下的非连续饱和土基础1285.5.4受水力载荷作用岩土体水力耦合分析1305.5.5非连续饱和岩土体中的波传递1335.6本章小结135第6章三维饱和岩土体非线性水力耦合问题1376.1三变量u-w-p格式Biot模型1376.2结点处梯度连续的三维NMM函数空间1416.2.1H8-CNS-NMM的权函数1416.2.2H8-CNS-NMM的局部近似1426.2.3H8-CNS-NMM的整体近似1446.2.4位移、流速和孔隙压力场插值1446.3空间和时间离散1456.4数值算例1476.4.1验证算例：土柱固结1486.4.2偏斜载荷下孔隙介质的固结1576.4.3H8-CNS-NMM水力耦合分析的稳定性1616.4.4循环加载下的土柱固结1636.4.5偏斜载荷下条形基础的固结1656.4.6偏斜载荷下方形基础的固结1706.5本章小结174第7章非饱和岩土体水力耦合问题1757.1基本控制方程及变分格式1757.1.1控制方程1757.1.2变分格式1797.2基本场变量的NMM离散1807.3时间离散1827.4数值算例1857.4.1砂柱排水1857.4.2含竖直材料面的饱和土石混合体1887.4.3含倾斜材料面的饱和土石混合体1917.4.4偏斜受压的饱和土石混合体基础196vi水力耦合模拟——数值流形法与多尺度分析7.4.5非饱和土石混合体排水2027.4.6降雨作用下的土石混合体边坡2057.5本章小结214第8章水力耦合多尺度分析基本理论2158.1饱和孔隙介质水力耦合方程2168.2微观初边值问题2188.2.1微观尺度主变量的多尺度分解2188.2.2平均梯度2198.2.3微观尺度边界条件施加方法2208.2.4变分一致性2238.3宏观初边值问题2258.4宏观尺度切向算子2268.5接触模型2278.6本章小结229第9章连续饱和非均质岩土体水力耦合多尺度分析2309.1多尺度初边值问题的离散2309.1.1微观尺度初边值问题离散格式2309.1.2宏观尺度初边值问题离散格式2329.2宏观尺度切向算子的计算2339.2.1线性边界条件2349.2.2周期边界条件2359.3数值算例2389.3.1非均质土石材料的固结2389.3.2偏斜载荷作用下非均匀孔隙介质的固结2499.3.3冲击载荷下非均质孔隙介质的动态响应2589.4本章小结264第10章连续饱和非均质岩土体水力耦合多尺度分析整体求解算法26510.1水力耦合多尺度分析交错求解算法26610.2水力耦合多尺度分析整体求解算法26910.3交错求解算法和整体求解算法的比较27310.4数值算例27310.4.1饱和非均质土石柱体的固结27410.4.2饱和非均质土石基础的固结28710.5本章小结296第11章非均质孔隙介质有效水力特性的多尺度评估29811.1水力耦合多尺度分析宏观和细观尺度问题29911.2等效水力特性评估30011.3数值算例30111.3.1等效渗透系数30311.3.2等效变形模量31111.3.3等效Biot系数31611.4本章小结319第12章非连续饱和非均质岩土体水力耦合多尺度分析32112.1细观尺度初边值问题32112.2宏观尺度初边值问题32212.3宏观尺度接触模型32312.4数值算例32512.4.1验证算例32612.4.2液相点载荷作用下的非连续非均质孔隙介质33612.4.3含多裂纹的非均质孔隙介质33712.4.4冲击载荷作用下的非连续非均质孔隙介质34012.5本章小结343参考文献344附录A361附录B363
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