无网格伽辽金法(EFGM)模拟不连续面

无网格伽辽金法（ＥＦＧＭ）是最近出现的一种新的数值方法。该法只需节点信息,不需将节点连成单元;此外,还有精度高、后处理方便等优点。本文论述如何用该法模拟不连续面,并给出算例。     

用无网格伽辽金法求解稳定地下水流问题

详细介绍了无网格伽辽金法（EFGM）基本原理,并将其应用于非均质多孔介质中的稳定地下水流问题,用具体算例将无网格伽辽金法计算结果与传统有限元法（LFEM）计算结果作比较,计算表明无网格伽辽金法具有较高的精度。     

无网格伽辽金法(EFGM)在边坡开挖问题中的应用

无网格伽辽金法（ＥＦＧＭ）只需节点信息,不需将节点连成单元,具有精度高、后处理方便等优点。文中论述如何将该法用于边坡开挖问题,并给出相关算例。     

水平集和无网格耦合法在裂纹扩展中的应用

提出了一种模拟裂纹扩展的水平集和无网格耦合方法。由于水平集和无网格方法都是建立在离散节点上,因而可以很自然地实现耦合。在该方法中,两个在裂尖处相互正交的水平集不仅用于描述裂纹的几何形态和裂尖位置,而且用于建立无网格伽辽金法（简称EFGM）不连续近似函数中的Heaviside跳跃项和裂尖处的Westergaard扩展项。当裂纹扩展时,则由水平集更新算法确定新裂纹的位置。水平集和无网格耦合法无需使用可视法、衍射法或透明法,克服了这些方法在裂尖处人为引入的不连续且能很好地再生 奇异场;而且节点影响域不受裂纹线切割的影响,在计算中往往使用较小的影响域,保持了整体刚度矩阵的带状、稀疏性;另外,水平集简化了扩展节点的选取和附加函数的建立,其更新过程无需求解演化方程,实现简单且易于编程。数值算例表明本文方法具有较高的计算精度,其模拟的裂纹扩展路径与试验结果吻合得很好,从而验证了本文方法的正确性和可行性。     

砂土液化变形的有限元-无网格耦合方法

通过构造Biot固结理论u-p方程的无网格伽辽金-有限元耦合方法,对砂土液化变形问题进行了数值模拟。对于饱和砂土,采用Oka等提出的弹塑性本构模型,同时采用更新的Lagrange计算格式推导了控制方程。耦合方法能够发挥有限元和无网格各自的优点,既避免了由于单元变形扭曲而引起的计算中断,也可节约计算时间,算例验证了该方法在地震液化问题中的有效性。     

模拟裂纹传播的新方法——无网格伽辽金法

无网格伽辽金法采用移动最小二乘法构造位移函数，由于它脱离了单元的概念，因此特别适合岩体介质裂纹的传播分析，计算了拉伸荷载作用下裂纹尖端的应力集中，对J积分围线作了进一步的讨论；运用无网格伽辽金法模拟岩体介质中的不连续面，计算了压剪复合型裂纹的应力强度因子，运用不同的断裂准则对裂纹的传播进行了分析模型，数值结果表明该方法与实验结果符合得很好。     

青藏铁路抛石路基的温度特性研究

铁路道渣和片石铺层的对流换热为多孔介质的热传导问题，根据多孔介质中流体热对流的连续性方程、动量方程和能量方程，应用伽辽金法导出了多孔介质对流换热的有限元公式，并对抛石路基和传统道渣路基在未来25a创温度变化进行了预报分析和比较．计算结果表明，在150cm的抛石厚度，片石直径为10cm，年温度较差30℃的倩况下，在路基中心线y＝一5m处，抛石路基下的冻土温度要比传统路基的温度低2．45℃，抛石路基有对其下面的冻土提供冷能的制冷作用，可以保证冻土路基的稳定．因此，推荐该种路基作为青藏铁路高温冻土区的路基结构，可以最大限度地保护冻土区的铁路．     

岩盐用作路基填料的力学性质试验

通过试验,研究了察尔汗岩盐用作路基填料的压实特性、抗压强度以及循环荷载下的变形性状。主要探讨了岩盐试样中细粒含量比例对试样压实特性的影响规律;天然岩盐抗压强度的大小分布,以及岩盐抗压强度与粒径、干密度、含水量的关系;交通循环荷载作用下,岩盐的动应变发展情况等。这些结论对盐湖公路建设具有一定的指导意义。     

无网格伽辽金法应用的参数选择及内部边界处理

无网格辽金法作为-种新的岩土工程数值计算方法, 该法其只需节点信息的无单元特性, 使其具有计算优势。本文结合固结EFGM刚度矩阵公式, 对不同的计算参数进行计算分析, 找出其影响规律。并采用跳跃函数处理内部边界条件, 计算结果表明, EFGM处理内部场函数不连续是准确的。     

接触摩擦问题的数值模拟

无网格伽辽金法(EFGM)可脱离单元的概念,特别适合岩体裂纹面的接触摩擦分析。基于EFGM,在裂纹面引入罚参数,通过迭代计算,得到裂纹面真实的应力状态,从而模拟闭合裂纹的粘接、滑移和张开行为,数值结果表明该方法是合理可行的。     

半填半挖路基交接面稳定性分析

分析了交接面对半填半挖路基稳定性的影响因素,在总体上将其归纳为几何特征和物理力学参数两类。研究了交接面的台阶特征、填料物理力学参数的差异性,分析了不平衡推力法在条块划分、计算结果误差方面的不足,阐明了不平衡推力法用来分析半填半挖路基交接面的稳定性的缺陷,推荐以改进的Sarma（MSarma）方法替换。以某公路半填半挖路基交接面分析为基础,将正交试验设计方法、统计方法和MSarma方法结合起来,形成了半填半挖路基交接面稳定性力学机制分析方法。采用该法研究了半填半挖路基交接面3种工况条件下各种因素对路基稳定性系数影响的敏感性排序,前4位依次为黏聚力、内摩擦角、交接面和地基倾角。在研究这4个主要参数与稳定性系数量化关系并比较变化趋势的基础上,为填料、交接面参数及路基形式选择提供了指导原则。     

Modelling of contaminant transport through landfill liners using EFGM

Modelling of contaminant transport through landfill liners and natural soil deposits is an important area of research activity in geoenvironmental engineering. Conventional mesh‐based numerical methods depend on mesh/grid size and element connectivity and possess some difficulties when dealing with advection‐dominant transport problems. In the present investigation, an attempt has been made to provide a simple but sufficiently accurate methodology for numerical simulation of the two‐dimensional contaminant transport through the saturated homogeneous porous media and landfill liners using element‐free Galerkin method (EFGM). In the EFGM, an approximate solution is constructed entirely in terms of a set of nodes and no characterization of the interrelationship of the nodes is needed. The EFGM employs moving least‐square approximants to approximate the function and uses the Lagrange multiplier method for imposing essential boundary conditions. The results of the EFGM are validated using experimental results. Analytical and finite element solutions are also used to compare the results of the EFGM. In order to test the practical applicability and performance of the EFGM, three case studies of contaminant transport through the landfill liners are presented. A good agreement is obtained between the results of the EFGM and the field investigation data. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

岩土工程数值模拟新方法

论述了岩土工程数值模拟的新进展和近年来新出现的数值模拟方法,重点介绍了无网络伽辽金法（ＥＦＧＭ）和数值流形法（ＭＭ）的原理及其在岩土工程中的应用,指出了今后研究的重点方向。     

基于均匀试验的半填半挖路基边坡稳定性灰色关联分析法

首先对山区半填半挖路基边坡稳定性影响因素进行了分析,在总体上将其归纳为填料物理力学参数和填方区的几何参数;其次在深入研究边坡稳定影响因素敏感性分析方法的基础上,提出灰色关联分析特别适合于山区路基边坡稳定性这种复杂而且具有不确定性问题的分析和评价,并对传统灰色关联分析中的不足之处加以改进;然后结合均匀试验设计能使试验次数和计算工作量大大减少的优点,建立起基于改进灰色关联的山区路基边坡稳定性均匀试验分析方法;最后用该方法对某山区公路半填半挖路基边坡变形稳定性及强度稳定性影响因素进行了分析。结果表明,填方区填料的物理力学参数和几何参数对半填半挖路基变形均比较敏感,而对于强度稳定性填方区填料物理力学参数比其几何参数敏感,这可为预防和控制该类路基因强度不足失稳及填、挖结合面的差异沉降提供重要指导,为设计、施工及加固提供重要参考。     

公路路基下伏空洞的数值分析

公路路基下伏空洞往往会削弱或破坏其上覆岩土层的稳定性,在这类场地上建造工程必须对空洞的稳定性进行全面的勘察和评价。提出了两种利用有限元模拟岩土开挖的方法,利用这两种方法对京-福高速公路徐州段采空区进行了三维弹塑性有限元分析,并对地下空洞对路基的危害程度及施工之后对地基的改善情况作了全面的分析评价。     

土坡稳定分析的颗粒流模拟

边坡的失稳破坏运动是一个存在岩土体的滑动、平移、转动的复杂过程,具有宏观上的不连续性和单个块体运动的随机性。采用颗粒流模拟土坡的变形破坏全过程,不需要假定滑移面的位置和形状,颗粒根据所受到的接触力调整其位置,最终从抗剪强度最弱的面发生剪切破坏,因此离散元法是模拟边坡变形破坏力学行为的比较理想的途径。运用PFC（颗粒流）程序对砂性土坡和黏性土坡分别进行数值模拟,分析细观参数对土坡破坏型式的影响。结果显示,土性对边坡的破坏型式有很大的影响,随着颗粒黏性的增大,边坡破坏类型从塑性破坏向脆性破坏过渡。     

人造基床单桩稳定性的二维离散元模拟

人造基床是海洋码头与平台建设中的一项新技术。应用自行开发的离散元程序,模拟了人造基床中的单桩稳定性,所模拟的人造基床由袋装碎石与袋装砂两层组成。在保持袋装砂层高度不变的前提下,分别模拟了不同袋装碎石高度下桩在潮汐作用下的稳定性、罕见潮汐作用下桩的失稳过程。程序中用整体阻尼代表海水的阻尼作用。模拟结果表明,离散元法可以很好地体现人造基床与桩接触处的局部大变形特征,同时可通过模拟结果确定最佳人造基床高度。     

边坡稳定分析的自适应性局部网格加密解法

常规的有限元强度折减法在确定边坡塑性区时,不能直观地反映出塑性区的形状和滑裂面位置,计算结果精度低。在塑性区范围内进行网格局部加密,不仅使安全系数的计算精度大幅度提高,而且可求出滑裂面的形状和位置。针对求解塑性区搜索滑裂面这一具体问题,提出塑性应变界限值网格加密准则,采用自适应性网格局部加密技术求解边坡的滑裂面和稳定安全系数。数值计算结果表明,所提出的加密准则能正确地确定滑裂面的形状和位置,计算所得稳定安全系数和理论稳定安全系数仅相差0.2 %。     

基于不同客观本构关系的路基大变形固结分析

针对路基大变形固结分析中常用的Jaumann率型本构关系不能考虑邻域变形之影响的缺点,将Truesdell率型本构关系引入到大变形固结理论。采用虚功原理和Galerkin加权残值法,推导了基于不同客观本构关系的大变形固结有限元方程。编制相应的平面应变有限元程序对路基大变形固结性状进行分析,主要讨论了Truesdell率型、Jaumann率型、简化Jaumann率型等3种大变形本构关系对路基固结性状的影响。算例分析结果表明：基于常用的Jaumann率型本构关系的大变形固结分析得到的路基沉降量、侧向位移和孔压等均偏大于基于Truesdell率型本构关系时的相应结果。小变形本构矩阵不能反映客观性要求,将导致计算结果产生较大偏差。对常见问题而言,Jaumann率型和Truesdell率型本构关系对计算结果的影响并不很大,传统分析方法在变形较小时仍具有较高精度。