巖土與地下工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室- 專(zhuān)業(yè)定制

巖土與地下工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室- 專(zhuān)業(yè)定制

1、土力學(xué)試驗(yàn)

（1）二維滲透與流網(wǎng)分析實(shí)驗(yàn)

利用土工有限元計(jì)算程序，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的用戶界面，依據(jù)土力學(xué)二維滲透計(jì)算原理和流網(wǎng)的基本性質(zhì)，進(jìn)行各種土工問(wèn)題（如基坑，土石壩）的二維滲流計(jì)算，繪制二維流網(wǎng)，計(jì)算斷面單位時(shí)間透水量。

（2）一維壓縮試驗(yàn)

利用土工有限元計(jì)算程序，采用劍橋土體模型，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的用戶界面，模擬一維固結(jié)壓維試驗(yàn)過(guò)程，繪制一維壓縮試驗(yàn)的e-p曲線和e-log(p)曲線，確定相應(yīng)的土體體積壓縮系數(shù)，側(cè)限壓縮模量、壓縮指數(shù)以回彈模量。

（3）一維固結(jié)仿真試驗(yàn)

利用BIOT固結(jié)原理土工有限元計(jì)算程序，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的用戶界面，進(jìn)行一維壓縮試驗(yàn)的數(shù)值仿真，確定土樣壓縮量隨時(shí)間的變化過(guò)程，平均固結(jié)度隨時(shí)間的變形過(guò)程以及超孔隙水壓力的變化性狀。

（４）直剪試驗(yàn)仿真

采用土工有限元分析方法，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的數(shù)值試驗(yàn)處理界面，模擬仿真直剪試驗(yàn)的過(guò)程。通過(guò)數(shù)值仿真，學(xué)生學(xué)習(xí)并撐握直剪試驗(yàn)的原理，試驗(yàn)過(guò)程和土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的確定。

（５）三軸試驗(yàn)仿真 

采用土工有限元分析方法，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的數(shù)值試驗(yàn)處理界面，模擬仿真三軸試驗(yàn)的過(guò)程，包括不固結(jié)不排水、固結(jié)不排水和固結(jié)排水的三種三軸試驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)仿真試驗(yàn)的操作，熟悉并掌握三軸試驗(yàn)的原理，試驗(yàn)操作和試驗(yàn)過(guò)程；領(lǐng)會(huì)并撐握不同的土體（緊砂、松砂，正常固結(jié)土和超固結(jié)土）在不同的三軸剪切試驗(yàn)中的土樣體積和超靜孔隙水壓力，應(yīng)力與應(yīng)變等變化性狀。

（6）地基極限承載力仿真試驗(yàn)

采用土工有限元分析方法，土體采用摩爾-庫(kù)倫模型模擬，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的數(shù)值試驗(yàn)處理界面。采用數(shù)值分析方法，進(jìn)行地基承載性狀進(jìn)行數(shù)值虛擬試驗(yàn)，使學(xué)習(xí)掌握條形基礎(chǔ)和短形基礎(chǔ)荷載作用下的地基極限破壞模式；比較、領(lǐng)會(huì)并掌握普朗德?tīng)柡吞郴鼗鶚O限承載力計(jì)算原理的假定及計(jì)算方法。

（7）邊坡穩(wěn)定分析的虛擬試驗(yàn)

采用極限平衡方法和強(qiáng)度折減有限元方法，分析邊坡穩(wěn)定。使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)瑞典條分法、BISHOP條分法及Janbu條分法的力的平衡假定和計(jì)算原理。通過(guò)強(qiáng)度折減有限元方法的邊坡失穩(wěn)滑動(dòng)的虛擬試驗(yàn)，理解邊坡的坡壞機(jī)理，并與極限平衡法進(jìn)行比較，充分地掌握邊坡穩(wěn)定的分析方法。

在平時(shí)教學(xué)中展開(kāi)數(shù)值虛擬仿真試驗(yàn)。相應(yīng)的有限元計(jì)算程序和極限平衡法的邊坡穩(wěn)定分析程序本實(shí)驗(yàn)室已具備，后繼只要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的前后處理模塊即可，將計(jì)算內(nèi)核作為后臺(tái)處理，使本科生不必接觸有限元等相應(yīng)的計(jì)算原理，即可獨(dú)立開(kāi)展數(shù)值仿真試驗(yàn)。

2、基礎(chǔ)工程實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)

（1）基坑開(kāi)挖過(guò)程仿真分析試驗(yàn)

采用商業(yè)土工有限元分析軟件，通過(guò)數(shù)值分析仿真分析試驗(yàn)，使學(xué)生充分掌握基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)隨開(kāi)挖過(guò)程的內(nèi)力與位移變化性狀，各種基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的各種破壞模式（隆起，失穩(wěn)及滲透破壞）與機(jī)理，并與傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式進(jìn)行比較，學(xué)習(xí)并領(lǐng)會(huì)相應(yīng)的計(jì)算方法。

（2）樁基礎(chǔ)的堅(jiān)向和水平承載性狀分析試驗(yàn)

采用商業(yè)土工有限元分析軟件，分析單樁和群樁的堅(jiān)向和水平承載性狀，學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)樁基礎(chǔ)的荷載傳遞機(jī)理。

 在平時(shí)教學(xué)和基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)中展開(kāi)數(shù)值虛擬仿真計(jì)算。

3. 地下工程實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)

采用商業(yè)土工數(shù)值分析軟件，展開(kāi)超大復(fù)雜基坑開(kāi)挖的數(shù)值分析，各種隧道開(kāi)挖（如礦山開(kāi)挖、新奧爾良法及盾構(gòu)開(kāi)挖，以及錨桿和注漿的施工過(guò)程模擬）的數(shù)值分析。

在地下結(jié)構(gòu)課程教學(xué)和相應(yīng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中展開(kāi)數(shù)值仿真的應(yīng)用。