岩土与地下工程虚拟仿真实验室- 专业定制

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1、土力学试验

（1）二维渗透与流网分析实验

利用土工有限元计算程序，开发相应的用户界面，依据土力学二维渗透计算原理和流网的基本性质，进行各种土工问题（如基坑，土石坝）的二维渗流计算，绘制二维流网，计算断面单位时间透水量。

（2）一维压缩试验

利用土工有限元计算程序，采用剑桥土体模型，开发相应的用户界面，模拟一维固结压维试验过程，绘制一维压缩试验的e-p曲线和e-log(p)曲线，确定相应的土体体积压缩系数，侧限压缩模量、压缩指数以回弹模量。

（3）一维固结仿真试验

利用BIOT固结原理土工有限元计算程序，开发相应的用户界面，进行一维压缩试验的数值仿真，确定土样压缩量随时间的变化过程，平均固结度随时间的变形过程以及超孔隙水压力的变化性状。

（４）直剪试验仿真

采用土工有限元分析方法，开发相应的数值试验处理界面，模拟仿真直剪试验的过程。通过数值仿真，学生学习并撑握直剪试验的原理，试验过程和土体抗剪强度参数的确定。

（５）三轴试验仿真

采用土工有限元分析方法，开发相应的数值试验处理界面，模拟仿真三轴试验的过程，包括不固结不排水、固结不排水和固结排水的三种三轴试验，学生通过仿真试验的操作，熟悉并掌握三轴试验的原理，试验操作和试验过程；领会并撑握不同的土体（紧砂、松砂，正常固结土和超固结土）在不同的三轴剪切试验中的土样体积和超静孔隙水压力，应力与应变等变化性状。

（6）地基极限承载力仿真试验

采用土工有限元分析方法，土体采用摩尔-库伦模型模拟，开发相应的数值试验处理界面。采用数值分析方法，进行地基承载性状进行数值虚拟试验，使学习掌握条形基础和短形基础荷载作用下的地基极限破坏模式；比较、领会并掌握普朗德尔和太沙基地基极限承载力计算原理的假定及计算方法。

（7）边坡稳定分析的虚拟试验

采用极限平衡方法和强度折减有限元方法，分析边坡稳定。使学生深刻领会瑞典条分法、BISHOP条分法及Janbu条分法的力的平衡假定和计算原理。通过强度折减有限元方法的边坡失稳滑动的虚拟试验，理解边坡的坡坏机理，并与极限平衡法进行比较，充分地掌握边坡稳定的分析方法。

在平时教学中展开数值虚拟仿真试验。相应的有限元计算程序和极限平衡法的边坡稳定分析程序本实验室已具备，后继只要开发相应的前后处理模块即可，将计算内核作为后台处理，使本科生不必接触有限元等相应的计算原理，即可独立开展数值仿真试验。

2、基础工程实训实验

（1）基坑开挖过程仿真分析试验

采用商业土工有限元分析软件，通过数值分析仿真分析试验，使学生充分掌握基坑支护结构随开挖过程的内力与位移变化性状，各种基坑支护结构的各种破坏模式（隆起，失稳及渗透破坏）与机理，并与传统的经验计算公式进行比较，学习并领会相应的计算方法。

（2）桩基础的坚向和水平承载性状分析试验

采用商业土工有限元分析软件，分析单桩和群桩的坚向和水平承载性状，学习领会桩基础的荷载传递机理。

在平时教学和基础工程课程设计中展开数值虚拟仿真计算。

3. 地下工程实训实验

采用商业土工数值分析软件，展开超大复杂基坑开挖的数值分析，各种隧道开挖（如矿山开挖、新奥尔良法及盾构开挖，以及锚杆和注浆的施工过程模拟）的数值分析。

在地下结构课程教学和相应的毕业设计中展开数值仿真的应用。