Computational Geomechanics with Special Reference to Earthquake Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:O. C. Zienkiewicz

出品人:

页数:398

译者:

出版时间:1999-05-11

价格:USD 280.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471982852

丛书系列:

图书标签:

• 计算地 mechanics
• 地震工程
• 岩土工程
• 数值方法
• 有限元
• 断层力学
• 动力学
• 地质灾害
• 岩石力学
• 结构工程

岩土工程计算力学与地震工程专题：理论基础、数值方法与实际应用 本书导言 岩土工程作为土木工程学科的核心分支，其安全性和可靠性直接关系到人类基础设施的稳固。在现代工程实践中，尤其是在面临地震等极端荷载事件时，对岩土体复杂力学行为进行精确的模拟与分析已成为不可或缺的技术环节。本书聚焦于计算岩土力学的前沿进展，并深入探讨其在地震工程领域的具体应用，旨在为工程技术人员、研究人员及高等院校师生提供一套系统、深入且具有实践指导意义的理论与方法论框架。 本书的编写遵循“理论先行、方法为重、应用示范”的原则，结构严谨，内容覆盖面广。它不仅涵盖了描述岩土材料本构特性的经典理论，更着力于介绍当前最先进的数值模拟技术，特别是那些能够有效处理岩土体非线性、不可恢复性以及动力响应特性的高级模型。全书的叙述力求清晰、准确，避免过度冗余，确保每一章节的知识点都能紧密服务于解决实际的岩土工程挑战。 --- 第一部分：岩土力学基础与本构理论的深化 本部分奠定了全书的理论基石，系统回顾并深入解析了描述岩土体变形与破坏的本构关系，重点关注在复杂应力状态和加载条件下的行为特征。 第一章：岩土材料的应力-应变关系回顾与拓展 本章首先对经典的线弹性、弹塑性理论在岩土体中的应用局限性进行了批判性回顾。随后，引入了描述岩土体剪胀性、应变软化及应变硬化特性的关键概念。我们详细讨论了如广义屈服准则（如Mohr-Coulomb, Drucker-Prager 及其改进形式）的适用范围和参数标定方法。重点在于理解应力路径对土体响应的耦合影响，例如，如何通过先进的黏土塑性模型（如剑桥粘土模型或更先进的各向异性模型）来捕捉岩土体在复杂循环加载下的历史依赖性。 第二章：粘土与岩石的复杂本构模型 深入探讨了目前工程实践中主流的非常规本构模型。对于粘土，我们详细阐述了应力历史面对应力路径的影响（如超固结比、应力路径依赖性），并引入了考虑应变率效应（粘塑性）的动态本构模型框架。对于岩石，鉴于其非均匀性和结构面的主导作用，本章着重分析了基于损伤力学（Damage Mechanics）的岩石破坏模型，以及如何通过引入宏观损伤变量来描述裂隙的萌生、扩展与汇合过程，从而模拟岩体的宏观强度降低。 第三章：介质的孔隙水压力与固结理论 岩土体作为多孔介质，孔隙水的作用至关重要。本章详细介绍了Terzaghi固结理论的局限性，并系统阐述了Biot固结理论及其在三维空间和非线性本构关系下的扩展。我们分析了瞬态孔隙水压力（Pore Water Pressure Transients）的数值求解方法，以及如何将固结过程与侧向应力变化、蠕变（Creep）行为耦合，以预测长期变形和稳定性。 --- 第二部分：计算方法与数值模拟技术 本部分是全书的技术核心，详细介绍了解析岩土工程问题的强大数值工具——有限元法（FEM）及其他新兴方法，并针对岩土体特有的挑战，阐述了相应的算法改进。 第四章：有限元方法在岩土力学中的应用框架 本章复习了有限元法的基本理论，重点强调了在处理大规模、非线性岩土问题时的关键挑战：网格划分、单元选择（如等参单元、提权单元的引入）以及非线性迭代策略（如牛顿法、线搜索法的应用）。特别关注如何有效处理大变形问题（Lagrangian vs. Eulerian 描述）和应力奇异性。 第五章：处理岩土非线性的高级数值技术 岩土体屈服、破坏和接触是非线性分析的难点。本章深入讲解了： 1. 接触面建模： 界面单元（Interface Elements）的建立、法向刚度处理（Lagrange乘子法与罚函数法）以及摩擦模型的数值实现。 2. 应变软化与局部化： 介绍如何通过引入非局部（Non-local）模型或梯度型（Gradient-based）损伤模型来避免数值解对网格的过度依赖性，确保破坏带的物理合理性。 3. 不连续介质模拟（DEM与XFEM）： 简要介绍离散元法（DEM）在模拟块体运动和开裂扩展方面的优势，以及扩展有限元法（XFEM）在无需重新划分网格下模拟裂缝精确扩展的应用潜力。 第六章：动力分析与隐式/显式时间积分方案 针对地震工程的需要，本章详细讨论了动力问题的求解。系统对比了隐式（如Newmark- $eta$ 法）和显式（如Central Difference）时间积分方案的收敛性、稳定性和计算效率。重点分析了大规模动力分析中，显式方法（尤其是在处理大变形、接触和冲击问题时）的优势及其在并行计算环境下的优化策略。 --- 第三部分：地震工程中的岩土动力响应分析 本部分将前两部分发展的理论和数值工具，应用于解决最具挑战性的地震工程问题，特别是地基的动力响应、液化评估与边坡稳定性。 第七章：地震荷载下的地基动力响应分析 本章聚焦于地基与结构相互作用（SSI）。详细阐述了在频域和时域下求解地基动力响应的方法，包括使用“土工边界条件”（如理想化粘性边界、PML边界）来模拟无限地基的辐射阻尼效应。深入探讨了在地震作用下，场地效应（Site Effects）对地震波传播和局部放大效应的影响，并分析了浅层沉积物对远场地震动的调控机制。 第八章：土体动力本构与地震液化评估 地震液化是地震岩土工程中的核心问题。本章不局限于传统的经验判据（如CFT/CPT法），而是着重于基于应力-应变法的动力本构分析。引入了有效的、能模拟孔隙水压力累积的循环本构模型（如基于有效应力模型的MRD或UPF模型）。详细演示了如何通过数值模拟预测孔隙水压力的发展过程、有效应力的下降趋势以及最终的固结沉降量。 第九章：地震作用下的边坡稳定性与动力可靠度 传统的静力边坡稳定分析（如极限平衡法）在地震作用下往往不足。本章介绍了地震作用下边坡动力响应分析的现代方法。讨论了伪静力学分析（Pseudostatic Analysis）的局限性，并详细介绍了使用先进数值方法（如有限元法）进行动力滑移面分析的步骤。特别关注了在强地面运动作用下，边坡的动力变形、失稳模式（如整体滑动与局部破坏）的数值重现与评估。 第十章：深层结构与地下结构的抗震设计 针对隧道、地下室、地下管线等地下结构，本章探讨了地震作用下的动态土体-结构相互作用。分析了围岩中应力波的传播特性如何影响地下结构的受力状态，以及结构刚度如何反作用于周围土体。重点讨论了在不同地震波场下，衬砌结构所承受的动水压力和动土压力分布，为深层结构抗震加固提供了理论依据。 总结与展望 本书的编写旨在提供一个坚实的计算框架，帮助读者从基础理论到复杂工程问题的全流程掌握计算岩土力学的精髓。未来的研究方向将集中于更精细的介质描述（如细观力学）、多场耦合（如热-力-流耦合）、以及利用机器学习/人工智能优化复杂模型的参数辨识和预测能力。本书所提供的工具和方法论，将是应对未来复杂地质环境和极端荷载挑战的有力支撑。

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这是一本名字听起来就极其专业的书：《计算地球力学与地震工程特论》。我猜测它可能是一本深入探讨如何利用计算机模拟来研究地震对地球和工程结构影响的权威著作。我估计书中会包含大量关于地球介质（比如土壤、岩石）的力学行为，特别是在地震动作用下的动态响应的理论和数值分析。这可能意味着书中会介绍一系列复杂的数学模型，用以描述材料的弹塑性、损伤以及非线性特性，并详细讲解如何将其转化为计算机程序能够执行的算法。 对于一个在土木工程领域，特别是关注抗震设计的工程师而言，这本书或许能提供解决实际工程难题的工具和思路。我设想书中会涉及如何模拟地震波在不同地层中的传播，以及这些传播的地震动如何影响到建筑物、桥梁、大坝等基础设施。可能还会深入讲解数值方法，比如有限元法、离散元法等，以及它们在处理复杂几何形状、材料非均质性和动力加载等方面的优势和局限性。这本书如果能包含一些实际工程案例的模拟分析，比如某个著名建筑的抗震设计优化，或者某个地区地震风险评估的计算过程，那将极大地增强其实用性和说服力。此外，考虑到“特论”，书中可能还会关注一些最新的研究进展，比如多场耦合（如流固耦合、热固耦合）在地震工程中的应用，或是基于人工智能的地震响应预测方法。

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《计算地球力学与地震工程特论》这个书名，让我联想到了一本可能集理论深度与工程实践于一体的专业书籍。我想象中，这本书会专注于如何运用先进的计算科学技术，来理解和解决与地震相关的工程挑战。这可能意味着书中会详细阐述地球介质（例如土壤、岩石）在剧烈动力载荷作用下的复杂行为，并介绍各种数值模拟方法，用以预测这些行为。我猜测书中会涉及大量的数学推导和算法设计，例如如何精确描述材料的应力-应变关系，如何处理大变形和破坏，以及如何高效地求解大规模的偏微分方程组。 对于有志于在地震工程领域做出贡献的研究人员来说，这本书很可能是一本宝贵的资源。它也许会提供一个全面的视角，来审视地震工程中的关键问题，如场地地震响应分析、液化判别与模拟、以及土-结构动力相互作用。我猜想书中还会讨论不同数值方法的适用性，以及如何根据具体的工程场景选择最合适的方法。如果书中能提供关于如何进行模型校准和验证的指导，并且展示如何利用模拟结果来指导工程设计和风险评估，那将使其价值倍增。鉴于“特论”的字样，这本书或许还会深入探讨一些前沿或尚待解决的难题，比如地震诱发的复杂地质灾害（如泥石流、地面沉降），或是极端地震条件下结构体系的破坏机理。

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这本书的标题——《计算地球力学与地震工程特论》，瞬间吸引了我，因为它点明了一个既具挑战性又极为重要的研究领域。我推测，这会是一本深入探讨如何利用先进的数值模拟和计算技术，来理解和预测地震对地球系统及工程结构影响的专业书籍。我设想书中会详细介绍地球物理学和岩土力学中的基本理论，并结合现代计算科学的工具，来构建和求解描述地震现象的复杂模型。这可能意味着会涉及诸如地壳运动、地震波传播、断层动力学等方面的理论，以及如何将其转化为能够被计算机有效处理的数学模型。 对于任何希望在地震工程领域进行深入研究的学生或研究人员来说，这本书无疑会是一扇通往前沿知识的大门。我估计书中会详细讲解各种数值方法，如有限元法、离散元法、无网格法等，以及它们在模拟不同尺度、不同性质的地球介质时的优劣。同时，我猜想书中还会重点关注如何模拟地震诱发的各种工程问题，例如土壤液化、边坡失稳、以及地下结构在地震动下的响应。一本真正优秀的“特论”应该会提供一些独到的见解，或许会深入探讨一些目前学术界尚未完全解决或正在积极探索的课题，例如多场耦合效应（如水-固耦合、热-固耦合）在地震工程中的作用，或是如何利用机器学习等技术来辅助地震风险评估和预警。如果书中能提供详细的算例分析和计算流程，那将极大地帮助读者掌握和应用书中的知识。

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我最近翻阅了一本名为《计算地球力学与地震工程特论》的书，从其丰富的标题来看，它应该是一部极具份量、专注于将先进计算科学方法应用于理解和应对地震挑战的学术专著。我设想本书的核心在于剖析地球物质（如岩石和土壤）在地震力作用下的复杂行为，并通过精密的数学模型和数值算法进行模拟。这可能意味着书中会深入探讨如本构模型、边界条件设定、网格生成技术以及大规模并行计算等关键的技术环节。 对于任何希望在地震工程领域进行前沿研究的学者来说，这本书很可能是一本不可或缺的参考资料。它或许能为读者提供一套系统性的方法论，用于预测地震引发的地质灾害，例如边坡失稳、地面沉降，甚至是大规模的断层活动。我推测书中还会详述各种数值模拟软件和平台的应用，以及如何根据具体的工程问题选择和优化计算策略。此外，考虑到“特论”一词，书中可能还会深入研究一些当前尚未完全解决或具有高度争议的课题，例如地震诱发的地下水流动耦合效应，或是复杂地下结构（如隧道、地铁）在动态荷载下的动力响应。这本书若能提供关于模型验证、不确定性量化以及结果解释的指导，那将是极大的价值所在，能够帮助研究人员更好地理解模拟结果的可靠性，并将其应用于实际的风险评估和减灾决策中。

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这本《计算地球力学与地震工程特论》似乎是一本探讨力学模拟技术在解决地震工程问题中应用的书籍。光从书名就能感受到其专业性和深度，很可能适合那些在地球科学、土木工程，特别是地震工程领域深入研究的学者、研究人员以及研究生。我猜想书中会详细介绍各种数值方法，比如有限元法（FEM）或有限差分法（FDM），以及如何将这些方法应用于模拟岩石、土壤等介质在地震荷载下的响应。可能还会涉及断层破裂的模拟、土体动力学行为的分析、以及基础结构在地震波传播过程中的相互作用。 如果我是一位需要进行复杂工程模拟的学生，我会期望这本书提供清晰的理论推导和详细的算法描述，最好能配以实际案例和代码示例，这样我才能更好地理解并应用书中的方法来解决我的研究课题。书中或许会讨论如何处理非线性和大变形问题，这在地震工程中是常态。同时，考虑到“特论”二字，很可能还会聚焦于一些特定的、具有挑战性的地震工程议题，比如液化现象的模拟、滑坡的稳定性分析，甚至是大型水坝或高层建筑在强震下的响应预测。这本书的价值可能体现在它能否为读者提供一个坚实的理论基础，并指导他们如何将理论转化为实际的工程解决方案，从而在面对极端自然灾害时，能够设计出更安全、更具韧性的工程结构。

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