巖土與地下工程虛擬仿真實驗室- 專業定制

巖土與地下工程虛擬仿真實驗室- 專業定制

1、土力學試驗

（1）二維滲透與流網分析實驗

利用土工有限元計算程序，開發相應的用戶界面，依據土力學二維滲透計算原理和流網的基本性質，進行各種土工問題（如基坑，土石壩）的二維滲流計算，繪制二維流網，計算斷面單位時間透水量。

（2）一維壓縮試驗

利用土工有限元計算程序，采用劍橋土體模型，開發相應的用戶界面，模擬一維固結壓維試驗過程，繪制一維壓縮試驗的e-p曲線和e-log(p)曲線，確定相應的土體體積壓縮系數，側限壓縮模量、壓縮指數以回彈模量。

（3）一維固結仿真試驗

利用BIOT固結原理土工有限元計算程序，開發相應的用戶界面，進行一維壓縮試驗的數值仿真，確定土樣壓縮量隨時間的變化過程，平均固結度隨時間的變形過程以及超孔隙水壓力的變化性狀。

（４）直剪試驗仿真

采用土工有限元分析方法，開發相應的數值試驗處理界面，模擬仿真直剪試驗的過程。通過數值仿真，學生學習并撐握直剪試驗的原理，試驗過程和土體抗剪強度參數的確定。

（５）三軸試驗仿真 

采用土工有限元分析方法，開發相應的數值試驗處理界面，模擬仿真三軸試驗的過程，包括不固結不排水、固結不排水和固結排水的三種三軸試驗，學生通過仿真試驗的操作，熟悉并掌握三軸試驗的原理，試驗操作和試驗過程；領會并撐握不同的土體（緊砂、松砂，正常固結土和超固結土）在不同的三軸剪切試驗中的土樣體積和超靜孔隙水壓力，應力與應變等變化性狀。

（6）地基極限承載力仿真試驗

采用土工有限元分析方法，土體采用摩爾-庫倫模型模擬，開發相應的數值試驗處理界面。采用數值分析方法，進行地基承載性狀進行數值虛擬試驗，使學習掌握條形基礎和短形基礎荷載作用下的地基極限破壞模式；比較、領會并掌握普朗德爾和太沙基地基極限承載力計算原理的假定及計算方法。

（7）邊坡穩定分析的虛擬試驗

采用極限平衡方法和強度折減有限元方法，分析邊坡穩定。使學生深刻領會瑞典條分法、BISHOP條分法及Janbu條分法的力的平衡假定和計算原理。通過強度折減有限元方法的邊坡失穩滑動的虛擬試驗，理解邊坡的坡壞機理，并與極限平衡法進行比較，充分地掌握邊坡穩定的分析方法。

在平時教學中展開數值虛擬仿真試驗。相應的有限元計算程序和極限平衡法的邊坡穩定分析程序本實驗室已具備，后繼只要開發相應的前后處理模塊即可，將計算內核作為后臺處理，使本科生不必接觸有限元等相應的計算原理，即可獨立開展數值仿真試驗。

2、基礎工程實訓實驗

（1）基坑開挖過程仿真分析試驗

采用商業土工有限元分析軟件，通過數值分析仿真分析試驗，使學生充分掌握基坑支護結構隨開挖過程的內力與位移變化性狀，各種基坑支護結構的各種破壞模式（隆起，失穩及滲透破壞）與機理，并與傳統的經驗計算公式進行比較，學習并領會相應的計算方法。

（2）樁基礎的堅向和水平承載性狀分析試驗

采用商業土工有限元分析軟件，分析單樁和群樁的堅向和水平承載性狀，學習領會樁基礎的荷載傳遞機理。

 在平時教學和基礎工程課程設計中展開數值虛擬仿真計算。

3. 地下工程實訓實驗

采用商業土工數值分析軟件，展開超大復雜基坑開挖的數值分析，各種隧道開挖（如礦山開挖、新奧爾良法及盾構開挖，以及錨桿和注漿的施工過程模擬）的數值分析。

在地下結構課程教學和相應的畢業設計中展開數值仿真的應用。