《岩土工程数值分析》是土木工程专业岩土工程方向研究生的一门重要课程。以有限元基本原理为基础，学习常用的极限分析法、有限差分法、有限单元法等数值计算方法与常用的软件建模分析和后处理。课程内容较广，涉及多么学科，是一门应用性的课程，目的是解决工程中的重大课题。

《岩土数值计算》教学大纲

Numerical Analysis of Geotechnical Engineering

课程编号：QZ083031

开课学期：秋

学    时：32

学    分：2

开课单位： 土木建筑学院                                 

大纲撰写人：张西文

一、教学目的与要求：

通过多媒体教学和上机操作，使学生熟悉并掌握岩土数值计算的常用方法和常用软件，能够利用软件解决实际工程中的有限元分析问题，为进一步进入研究课题打下良好基础。具体教学目的如下：

（1）了解岩土数值计算常用方法和软件。

（2）掌握边坡稳定性分析的方法，掌握理正岩土分析边坡稳定性的方法。

（3）掌握有限差分法基本原理，熟悉FLAC3D软件的基本操作和分析方法。

（4）掌握有限单元法的基本原理，熟悉Midas软件的建模、分析和后处理。

（5）能够运用所学软件分析工程问题。

二、教学内容、学时分配

第一章 岩土数值计算方法简介（2学时）

1. 介绍数值计算方法的发展

2、常用数值计算方法

3、介绍数值计算的发展、有限差分法、有限单元法等

4、数值计算的基本原理

5、数值计算的流程

第二章 极限平衡分析的基本理论（4学时）

1、介绍极限平衡分析方法

2、理正岩土软件演示与实例操作

3、极限平衡分析方法的应用，讲授边坡稳定性的计算

第三章 土的应力应变关系（6学时）

1. 土中的应力应变状态

任意一点的应力表达式，应力张量的概念，球应力和偏应力张量的概念

2、土体的强度准则

3、本构模型的基本理论。屈服条件、流动法则、硬化规律的基本理论。

4、摩尔库伦模型

5、剑桥模型，

6、剑桥模型的程序化

第四章 有限差分法与FLAC（6学时）

1、有限差分法基本原理

2、FLAC3D软件介绍。

3、FALC3D软件操作

4、FLAC3D的应用及讨论。

5、实例模拟

第五章 有限单元法及应用（6学时）

1、有限单元法基本原理

2、MidasGTS的计算原理与操作

3、MidasGTS的应用及讨论。

4、MidasGTS的实例模拟训练

第六章 土动力学分析（4学时）

1、土体动力特性简介

2、常见的动力荷载

3、土动力数值计算

第七章 总结与软件演练（4学时）

三、教学方式

教师讲授、课堂研讨、实践实验相结合

四、考核方式

平时成绩、课堂展示、平时作业、期末大作业等

五、先修课程：

土力学、材料力学、弹性力学、有限元基本原理

六、教材及教学参考资料(教材、推荐书目、推荐期刊文章、学习网站等)：

（一）教材

[1]廖红建主编《岩土工程数值分析》机械工业出版社

[2]卢廷浩主编 《岩土数值分析》中国水利水电出版社

（二）推荐书目  

[1]李治主编《Midas/GTS在岩土工程中的应用》 中国建筑工业出版社

    [2]费康主编《ABAQUS在岩土工程中的应用》中国水利水电出版社

    [3]陈育民主编《FLAC/FLAC3D基础与工程实践》中国水利水电出版社

（三）推荐期刊文章

   1. 岩土工程学报

   2. 岩石力学与工程学报

   3. 岩土力学

   4. 工程力学

（四）学习网站

（五）其它