1、營建電腦化專論有限差分法在大地工程之應(yīng)用 以壓密沉陷問題為例第1頁，共16頁。大地工程問題的分類Steady or Equilibrium (平衡或靜止)基礎(chǔ)、邊坡、堤壩、隧道等工程之靜態(tài)應(yīng)力-變形分析穩(wěn)定狀態(tài)之滲流問題Transient or Propagation (瞬間或傳遞)基礎(chǔ)、邊坡、堤壩、隧道等工程受依時(shí)載重之應(yīng)力-變形分析壓密問題瞬間滲流與擴(kuò)散問題波傳問題粘彈性問題第2頁，共16頁。大地工程問題的分類(續(xù))Eigenvalue基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)物之自然共振頻率問題第3頁，共16頁。常見之大地工程問題問題類型控制方程式Steady FlowSteady1-D ConsolidationTr

2、ansient1-D Wave PropagationTransientNatural Frequency of FootingEigenvalue第4頁，共16頁。解決大地工程問題的方式Analytical or Closed Form Solution 解析法Numerical Method (數(shù)值法)Finite Difference Method (有限差分法)Finite Element Method (有限元素法)Boundary Element Method (邊界元素法)Empirical based on Experience 經(jīng)驗(yàn)法第5頁，共16頁。單向度壓密沉陷問題單向度

3、壓密沉陷問題需考慮之兩個(gè)要素總沉陷量沉陷速率總沉陷量 Static Stress-Deformation Problem沉陷速率 Transient Fluid Flow Problem第6頁，共16頁。土體中之應(yīng)力有效應(yīng)力的觀念垂直有效覆土壓力的計(jì)算第7頁，共16頁。土壤之應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)係曲線第8頁，共16頁。座標(biāo)軸轉(zhuǎn)換第9頁，共16頁。線性化第10頁，共16頁。以孔隙比取代應(yīng)變第11頁，共16頁。理想化之壓密曲線第12頁，共16頁。利用e-logs計(jì)算總沉陷量 第13頁，共16頁。利用e-logs計(jì)算總沉陷量 第14頁，共16頁。第一次練習(xí) - 1 如右圖所示之土層，計(jì)算A、B、C、D和E各點(diǎn)之總應(yīng)力()、孔隙水壓(u)和有效應(yīng)力()之大??？ABCDH =2 ft gw =62.4 lb/ft3H =2 ft gsat =115 lb/ft3H =4 ft gsat =118 lb/ft3H =6 ft gsat =130 lb/ft3E第15頁，共16頁。第一次練習(xí) - 2 如右圖所示之土壤剖面，已知粘土之預(yù)壓密壓力為160kN/m2，且其再壓縮指數(shù)Cr = 0.1Cc，若地表有一外加載重q=120kN/m2，則此粘土層將產(chǎn)生多少主要壓密沉陷量？2m2m6m砂土 gm=15.3k