A. 土體力學分析理論
目前進行土體力學分析時，一般都採用連續介質力學方法，多數情況下這是對的。可是在有一些情況下就不對，如在邊坡和地下洞室中，常常見到塊體塌方和黃土直立邊坡崩塌破壞，這就不能用連續介質力學模型能處理的。它們是屬於塊裂介質力學，因此在進行土體力學分析時必須根據土體結構和土體賦存環境條件分析其力學介質，結合土體工程特點，給出合適的力學模型進行分析才能取得符合實際結果，不能千篇一律地都採用連續介質力學方法進行分析。根據土體結構及土體在環境應力改變時，其力學作用方式和規律類型的不同，可將土體劃分為若干土體力學介質類型。根據作者的經驗和認識，目前可將土體劃分為三種力學介質：①連續介質；②楔形體塊裂介質；③柱狀體塊裂介質。劃分條件及其力學作用規律示於表4-3，這是土體力學分析的基本依據。
表4-3 土體力學介質劃分
1.土體地基工程變形分析方法
地基工程變形是土力學討論十分深入的一個問題。一般來說，地基變形可用下面方法估算。這個方法不論對均質土體或者是不均質土體地基都適用，這個方法稱為分層總合法。具體方法如下：
（1）將變形土體分成適當數目的水平層，對多層結構土體來說，可對應土層界面及應力變化點來分層（圖4-8）。
圖4-8 固結沉降計算示意圖
（2）計算每一水平層的有效附加應力。為實用起見，每層值可取在該層中心深度處。
（3）計算每一水平層的附加垂直應力平均值。如果每層厚度與地基寬比較起來很小的話，Δσz的平均值可以取分層的中心深度應力值。因為應力分布與土體特性無關，故均質土體和多層土體內應力計算可用同樣方法。
（4）計算由於附加垂直應力引起的每一水平層厚度的壓縮量ΔH：
地質工程學原理
或
地質工程學原理
（5）基礎下任一深度處沉降變形一等於這一點以上各水平層沉降變數為之和，即
地質工程學原理
這個方法把不均勻性影響考慮進去了，是目前估算地基工程變形比較通用的方法。
2.土體邊坡工程穩定性分析方法
目前土體邊坡穩定性分析方法有許多種，最常用的是圓弧滑動面法。1958～1960年，著者在西北黃土區進行渠道地質工程建設研究過程中，曾對西北黃土邊坡力學問題進行過一系列的調查研究，收集了大量的邊坡破壞資料。對所收集的資料進行分析後得到了一個重要認識，即西北黃土邊坡產生滑坡的力學過程是：上部土體塌落，邊坡部分土體受擠壓而產生滑落。這一過程的力學機理可用圖4-9來說明，上部為塌落應力區，下部為滑落應力區，中間為過渡區。塌落區內應力σ1 方向大致與地面垂直，滑落區內應力σ1 方向大致與邊坡面平行。根據土體平衡理論，塌落應力區破裂面與σ1 方向成45－ψ/2角，ψ為抗剪角；滑落應力區破裂面與σ1 成45-ψ/2角，在邊坡情況下則與邊坡面成45-ψ/2角；過渡區為共軛破裂面交角，即（45-ψ/2）＋（45-ψ/2）＝90-ψ。據此可以繪制出土體邊坡理論破裂面輪廓。在理論上，土體內理論破裂面不是一條，而是一組（圖4-10）。當土體某一個或幾個理論破裂面失穩時便產生滑坡，邊坡產生破壞。圖4-11是這個理論的一個例證。該邊坡內同時有三個破裂面達到破壞條件，因此產生了三個台階狀破壞。由此可知，在進行邊坡穩定性分析時，不能僅核算通過坡腳的理論破裂而產生邊坡破壞可能性問題，而且應該對如圖4-10所示的各個理論破裂面破壞可能性進行核算，找出最危險或者說穩定性最低的破裂面，給出穩定性系數，評價邊坡穩定性。下面具體談一下理論破裂面圖解法繪制方法。如圖4-12所示：
圖4-9 邊坡土體滑坡作用的力學機理草圖
圖4-10 黃土邊坡的理論破裂面組合
圖4-11 寶雞瞿家台黃土邊坡的破壞（坡高18m）
圖4-12 寶雞瞿家台黃土邊坡穩定性核算結果
（1）按比例作出邊坡幾何外形AOD。
（2）利用抗剪試驗結果，求出不同深度處抗剪角，注於高程坐標尺上，抗剪角ψ既可以利用公式
地質工程學原理
計算，亦可以用圖解法求得。
（3）利用高度坐標尺上注的抗剪角ψ，分段作理論破裂面AB，OC及DC，OB、AB段理論破裂面與邊坡面成45－ψ/2，OC，DC段理論破裂面與垂直方向成45－ψ/2角。將BC間劃分為若乾等份並與O點聯線，由B點向上依次作90－ψ包線，交OC線於C點再由C點向上作DC線。至此即完成一條理論破裂面曲線。
圖4-12為瞿家台黃土邊坡穩定性核算繪制的理論破裂面，繪制的理論破裂面與圖4-11所示的實測結果基本一致。繪制的理論破裂面上部為90°，迅速轉變為80°，中部為65°，下部為45°；圖4-11所示的實測剖面的上部為80°～90°，中部為65°，下部為45°。顯然，上述方法是可信的。有了上述的理論破裂面，就可以利用圖解法或代數法求各個理論破裂面的穩定性，核算邊坡穩定性。上面介紹的是完整結構土體邊坡穩定性分析方法。對完整土體來說這個方法是可信的，當土體內發育有軟弱層面或節理面的情況下就不行了。常見的受軟弱層面和節理面控制下的破壞有如下兩種情況：
（1）如圖4-13a所示的受軟弱層面和節理面控制下破壞；
（2）如圖4-13b所示受垂直節理或裂縫控制下的塌落。
圖4-13 黃土土體破壞示意圖
這兩種邊坡破壞類型不僅見於黃土區，而在許多黏性土地區也常見到。受構造節理和軟弱層面控制產生的破壞系沿弱面下滑。它完全符合庫侖定律，可以很簡單地利用斜面滑動極限平衡原理分析邊坡穩定性。問題在於在野外就要鑒別出這種地質模型。有了地質模型，就可以很容易轉化為力學模型，力學計算是很簡單的，可用公式（4-34）進行。
圖4-13b所示的垂直裂縫控制下的邊坡塌落條件，可以通過坡腳土體壓致拉裂破壞判據來分析其穩定性，即
地質工程學原理
式中：σc為土體單軸抗壓強度；γi，hi 為各分層土體重度及分層厚度。
土體邊坡穩定性分析的關鍵是搞清地質模型，合理的抽象出力學模型，選定合理的力學參數，計算工作並不復雜。而目前一種偏向是計算理論研究得很深，選用的力學模型和力學參數並不符合土體的地質實際，所取得的結果常常不符合實際。
3.土體中洞室穩定性分析方法
土體中修建地下洞室，如隧道、土庫等穩定性問題很早就進行過研究。這些研究出發點都是以洞頂塌落土體作為支護的外載，從而形成了地下工程建築中的荷載支護體系的觀念。好像地下工程建築中的主要土體力學問題，就是尋求給出洞頂土體塌落高度。因此，很多人都在研究洞頂土體塌落高度計算公式。這些研究結果中最有名的要算普氏塌落拱理論，它曾控制達半個世紀之久。現將普氏理論主要內容介紹如下。
普氏塌落拱模型如圖4-14所示，他的理論的基本點如下：
圖4-14 普氏塌落拱力學模型
（1）普氏定義土體抗剪角為土體強度系數，通常稱為普氏系數，即
地質工程學原理
（2）設洞室寬度為2b1，洞室高度為h，塌落拱寬度為2b2，支持拱腳的土體與洞壁成
地質工程學原理
（3）塌落拱力學平衡條件為
地質工程學原理
地質工程學原理
地質工程學原理
式中：T為水平反力；F為附加抗剪力。
地質工程學原理
（4）當時x＝b2 時y＝hg，則式（4-41）變為
地質工程學原理
將上列結果代入式（4-43）得
地質工程學原理
（5）對hg取極值得
地質工程學原理
（6）由式（4-47）得知，任一點土壓力為
地質工程學原理
而最大土壓力為
地質工程學原理
在地下工程設計時，則取σvmax作為土壓力，設計襯砌厚度。
這個理論有什麼優缺點？在地下工程設計中可否應用？著者認為，首先應該肯定一下，這個理論有可取之處。因為在土體中修建地下洞室，不管是人工的，還是自然的，其穩定的洞形的洞頂都是呈拱形。這就為塌落拱理論提供了實際依據。這證明在地下洞室穩定性核算時，用普氏理論是可行的，但是普氏理論在岩體力學中的應用是不符合實際的。另外，僅有這一點還是不夠的。地下洞室埋深較大時，在施工過程中常常出現有流動變形，即不停止的變形。這是為什麼，普氏理論就回答不了這個問題。這個問題與土體中應力有關，下面討論一下這個問題。
應力極限平衡理論如圖4-15所示，P0 為土體中垂直應力，λP0 為土體中水平應力，地下洞室周圍土體內應力分布遵循下列規律：
圖4-15 在環境應力作用下隧洞周圍土體內應力分布計算草圖
地質工程學原理
地質工程學原理
地質工程學原理
土體穩定性最低部位位於洞壁處，即r＝a處。如此，求得洞壁土體內應力為
地質工程學原理
地質工程學原理
當θ＝90°時有極值，則
地質工程學原理
地質工程學原理
土體內部變形破壞基本上處於塑性狀態，其破壞判據為
地質工程學原理
洞壁處σ1＝σt，σ3＝σr＝0，如此，極限平衡條件為
地質工程學原理
即當實際地應力大於P0 時將出現破壞和流動變形。如果P0＝γh，則洞壁不產生破壞的最大深度為
地質工程學原理
上述表明，地下洞室穩定性受兩個條件控制：①受塌落拱高度形成的土壓力控制；②受洞壁土體極限條件控制。第一個條件可用普氏理論計算，第二個條件可用上面推導的極限深度公式估算。
上面討論的是完整土體中地下洞室建築問題。當土體內發育有軟弱層面和構造節理時，深埋地下的土體開挖暴露風化後，洞壁土體將沿軟弱層面和節理面產生塌落（圖4-16），在這種情況下僅用上面方法分析洞室穩定性是不夠的。因為在未開挖前土體處於潮濕狀態下，節理面不起作用，可作為連續介質看待，可利用上述理論分析洞室穩定性；如果土體失水處於干硬狀態，節理面將起作用，這種情況下，可利用岩體結構力學中塊體介質力學理論和方法分析。土體力學有時也受結構控制，這一點在實際工作中應該重視。
圖4-16 腰峴河隧道DK613＋350下導洞開挖面素描圖
（據鍾世航，1984）
B. 非連續變形方法
非連續變形分析方法（DDA）是由美籍華人石根華［8］［9］提出的一種新的數值模擬方法。該方法平行於有限元法，充分考慮了岩體的復雜性，將結構面所切割而成的塊體作為分析單元，將動力學與靜力學統一起來，用最小勢能原理把塊體單元之間的接觸問題和塊體單元本身的變形問題統一到矩陣中求解，具有完備的運動學理論、嚴格的平衡假定、正確的能量消耗。自1986年DDA方法問世以來，受到了國內外岩土工程界學者的廣泛關注，其有效性已被國外學者證明［8］。
目前用於分析岩體非連續性的方法較多［10］，其中非連續變形分析方法（DDA）可以說是最有發展前景的方法。一般文獻均將非連續變形分析方法歸結為離散元法，但就其本質上來說更像有限元法，准確地說DDA方法是介於有限元法與離散元法之間的一種數值模擬方法（圖1.4）。DDA方法求解的是有限元法類型的網格單元，未知數也為位移，具有與有限元法形函數類似的位移轉換矩陣；二者總體平衡方程都可以由最小勢能原理推導出，而且具有相同的格式，作者認為DDA方法具有以下3個顯著的特徵。
圖1.4 FEM、DEM與DDA的關系
（1）單元形狀的任意性：由於DDA方法是用單元的剛體位移、轉動及變形作為未知數，而不是用節點位移，因此其能處理任意形狀的單元網格，這一點是有限元法無可比擬的。
（2）單元之間的接觸關系：DDA方法中一個重要問題就是單元接觸關系的判斷，這也是DDA方法的難點。一般來說，單元的接觸具有兩種類型，每一種類型都具有張開、滑動與鎖定三種形式。接觸判斷具有距離接觸准則和角度接觸准則。單元之間的接觸必須滿足無拉力與無嵌入。庫侖摩擦定律是能量消耗的主要原因。
（3）慣性力：慣性力是用來防止（剛體）塊體的自由移動的。計算中引入了時間因素，即考慮變形有一時間過程。對動力問題及靜力問題，荷載、位移均與時間有關，即位移具有速度和加速度。
C. 除有限單元法外，岩土工程常用到哪些數值方法，並對比其優缺點
岩土工程常用的數值方法包括：有限差分法、邊界元法、離散元法、顆粒元法、不連續變形分析法、流形元法、模糊數學方法、概率論與可靠度分析方法、灰色系統理論、人工智慧與專家系統、神經網路方法、時間序列分析法。
有限單元法的優缺點：有限單元法的理論基礎是虛功原理和基於最小勢能的變分原理，它將研究域離散化，對位移場和應力場的連續性進行物理近似。有限單元法適用性廣泛，從理論上講對任何問題都適用，但計算速度相對較慢。即，物理概念清晰、靈活、通用、計算速度叫慢。
有限差分法：該方法適合求解非線性大變形問題，在岩土力學計算中有廣泛的應用。有限差分法和有限單元法都產生一組待解方程組。盡管這些方程是通過不同方式推導出來的，但兩者產生的方程是一致。另外，有限單元程序通常要將單元矩陣組合成大型整體剛度矩陣，而有限差分則無需如此，因為它相對高效地在每個計算步重新生成有限差分方程。在有限單元法中，常採用隱式、矩陣解算方法，而有限差分法則通常採用「顯式」、時間遞步法解算代數方程。
邊界元法：該方法的理論基礎是Betti功互等定理和Kelvin基本解，它只要離散求解域的邊界，因而得到離散代數方程組中的未知量也只是邊界上的量。邊界元法化微分方程為邊界積分方程，離散劃分少，可以考慮遠場應力，有降低維數的優點，可以用較少的內存解決較大的問題，便於提高計算速度。
離散元法：離散元法的理論基礎是牛頓第二定律並結合不同的本構關系，適用對非連續體如岩體問題求解。該方法利用岩體的斷裂面進行網格劃分，每個單元就是被斷裂面切割的岩塊，視岩塊的運動主要受控於岩體節理系統。它採用顯式求解的方法，按照塊體運動、弱面產生變形，變形是接觸區的滑動和轉動，由牛頓定律、運動學方程求解，無需形成大型矩陣而直接按時步迭代求解，在求解過程中允許塊體間開裂、錯動，並可以脫離母體而下落。離散元法對破碎岩石工程，動態和准動態問題能給出較好解答。
顆粒元法：顆粒元方法是通過離散單元方法來模擬圓形顆粒介質的運動及其相互作用，它採用數值方法將物體分為有代表性的多個顆粒單元，通過顆粒間的相互作用來表達整個宏觀物體的應力響應，從而利用局部的模擬結果來計算顆粒群群體的運動與應力場特徵。 不連續變形分析方法：該方法是並行於有限單元法的一種方法，其不同之處是可以計算不連續面的錯位、滑移、開裂和旋轉等大位移的靜力和動力問題。此方法在岩石力學中的應用備受關注。
流形元法；該方法是運用現代數學「流形」的有限覆蓋技術所建立起來的一種新的數值方法。有限覆蓋是由物理覆蓋和數學覆蓋所組成的，它可以處理連續和非連續的問題，在統一解決有限單元法、不連續變形分析法和其他數值方法的耦合計算方面，有重要的應用前景。
無單元法：該方法是一種不劃分單元的數值計算方法，它採用滑動最小二乘法所產生的光滑函數去近似場函數，而且又保留了有限單元法的一些特點。它只要求結點處的信息，而不需要也沒有單元的信息。無單元法可以求解具有復雜邊界條件的邊值問題，如開裂問題，只要加密離散點就可以跟蹤裂縫的傳播。它在解決岩石力學非線性、非連續問題等方面具有重要價值和發展前景。
混合法：對於復雜工程問題，可採用混合法，即有限單元法、邊界元法、離散元法等兩兩耦合來求解。
模糊數學方法：模糊理論用隸屬函數代替確定論中的特徵函數描述邊界不清的過渡性問題，模糊模式識別和綜合評判理論對多因素問題分析適用。 概率論與可靠度分析方法：運用概率論方法分析事件發生的概率，進行安全和可靠度評價。對岩土力學而言，包括岩石（土）的穩定性判斷、強度預測預報、工程可靠度分析、頂板穩定性分析、地震研究、基礎工程穩定性研究等。
灰色系統理論：以「灰色、灰關系、灰數」為特徵，研究介於「黑色」和「白色」之間事件的特徵，在社會科學及自然科學領域應用廣泛。岩土力學中，用灰色系統理論進行岩體分類、滑坡發生時間預測、岩爆分析與預測、基礎工程穩定性、工程結構分析，用灰色關聯度分析岩土體穩定性因素主次關系等。
人工智慧與專家系統：應用專家的知識進行知識處理、知識運用、搜索、不確定性推理分析復雜問題並給出合理的建議和決策。岩石力學中，可進行如岩土（石）分類、穩定性分析、支護設計、加固方案優化等研究。 神經網路方法：試圖模擬人腦神經系統的組織方式來構成新型的信息處理系統，通過神經網路的學習、記憶和推理過程進行信息處理。岩石力學中，用於各種岩土力學參數分析、地應力處理、地壓預測、岩土分類、穩定性評價與預測等。
時間序列分析法：通過對系統行為的漲落規律統計，用時間序列函數研究系統的動態力學行為。岩石力學中，用於礦壓顯現規律研究、岩石蠕變、岩石工程的位移、邊坡和硐室穩定性等、基礎工程中降水、開挖、沉降變形等與時間相關的問題。
D. 家庭裝修過程中常見卧室衣櫃門板變形的問題分析和解決方法介紹
家庭裝修過程中常見 卧室衣櫃門 板 變形 的問題分析和解決方法介紹
卧室裝修衣櫃我們都是採取購買廠家的 整體衣櫃 或者自己找木門定製，但是裝修完成我們都會遇到卧室衣櫃變形的問題，衣櫃類也是 卧室傢具 的重要組成部分，是構成卧房傢具的大件之一，因此，櫃類質量的好壞直接影響到卧房傢具生活。家庭裝修過程中常見卧室 衣櫃門板變形 的問題分析和解決方法介紹。
以下情況導致衣櫃變形 ：
1、酒精、油漆導致的變形
避免使用易損傷木頭的酒精、清潔劑等刺激性及腐蝕化學品。木質衣櫃，平時只要以干凈的抹布擦拭就可以了，但若有臟污，則可酌量使用肥皂或中性清潔劑，已濕布來擦拭。紫外線對 木質傢具 亦具有破壞力，因此，適當的使用布幔或 窗簾 避免日曬是有必要的。如欲上蠟，選擇濃度較高且為固體、不含硅成份的蠟，以免破壞漆面。塗料處理不當造成 板式傢具 部件 變形部件堆放引起變形在生產中，有的操作人員為圖方便，將板件隨意堆放，或是堆放板件的墊板不平，更有甚者將板件斜靠在牆上，致使板件在進入下一道工序之前就因其自身的重量而發生了變形。
2、塗料處理不當造成板式傢具部件變形。
部件堆放引起變形在生產中，有的操作人員為圖方便，將板件隨意堆放，或是堆放板件的墊板不平，更有甚者將板件斜靠在牆上，致使板件在進入下一道工序之前就因其自身的重量而發生了變形。塗飾工藝引起變形在塗飾過程中，因工藝和原材料的使用不當，隨塗層內應力的變化而使板件發生變曲變形。塗飾膩子的影響在對櫃門部件進行塗飾時，許多生產廠家為了降低成本多採用豬血膩子或膠水調制的膩子，由於這兩種膩子中含有大量的水分，板式傢具常用的基材-中密度 纖維板 和 刨花板 的吸濕性又特別強，因此當門板部件的一面不塗膩子，另一面塗上這種含水分豐富的膩子後，就會使門板部件單面吸濕而產生變形。
3、部件堆放引起變形
在工廠生產的時候，由於在加工中的板材比較多，有的操作人員為圖方便，將板件隨意堆放，或是堆放板件的墊板不平，更有甚者將板件斜靠在牆上，致使板件在進入下一道工序之前就因其自身的重量而發生了變形。
4、塗飾膩子的影響
市面上有一些黑心商家，為了降低成本多採用豬血膩子或膠水調制的膩子，由於這兩種膩子中含有大量的水分，板式傢具常用的基材中，密度纖維板和刨花板的吸濕性又特別強，因此當門板部件的一面不塗膩子，另一面塗上這種含水分豐富的膩子後，就會使門板部件單面吸濕而產生變形。
預防衣櫃變形 ：
1、櫃門正面背面所使用的材料要盡量一致，都用四面板。油漆也盡量同時進行，不要一面油漆一面不油漆，或者相隔時間過長。這是因為，如果櫃門正面背面的材料不同，其膨脹收縮的比例不同，容易造成面板翹起。油漆也是同樣的道理，如果油漆時間不同或一面上漆一面不上漆，那麼也容易造成收縮比例不同面板翹起。
2、 五金配件 要安裝得當。關鍵部位的五金配件安裝後， 業主 應該檢查一下。例如大衣櫃門的鉸鏈，應該安裝平整、開關平滑、沒有異常聲響。應該注意的是，如果是2米高左右的櫃門，起碼要5副鉸鏈才能保證長期使用不變形。最上方和最下方的鉸鏈，距離門邊不能超過8厘米，也是為了保證受力，門不翹起。
消費者選擇板材的時候，或者說與選擇其他一些物品相同，適合自己的才是的。衣櫃的板材需要重視，但不是好看的、貴的板材就適合所有地方。我們經常說的「物盡其能」即是這個道理。正因為「適合是」，很多消費者選擇整體衣櫃，而整體衣櫃的確是選擇，是當今衣櫃發展的趨勢。整體衣櫃的優點在於量身定做，可以按各人需求進行設計，既彰顯個性、節省空間，又可做到與整體 裝修風格 渾然一體。
E. 貨車大梁變形判斷方法有哪些
【太平洋汽車網】車架在檢修過程中，對於彎曲及扭曲變形的檢查，可按下述方法進行：（1）拆下車架，將車架平放。通過車架前、後端兩橫梁的中心拉一根鋼絲。（2）在相鄰的槽梁交叉對拉鋼絲，兩交叉點到中心線的距離之差不應大於3mm。
車架變形檢查包括以下三項目：1檢查鋼板銷中心距及對角線要求鋼板銷中心距前後左右相對應，對角線長度也不能相差過大，以保證前後橋軸線平衡。
車架是否扭斜，一般通過測量車架對角線來加以判斷，為保證前後橋軸線平行，必須使固定在車架上的鋼板座銷孔的中心前後左右距離合適。車架如因交通事故造成變形，一般用眼即可看出。
但彎曲變形較小的車架，就要用拉線、直尺、角尺等來檢測其平直度和垂直度。縱梁的平直度與垂直度影響著車架的強度和有關總成的安裝，平直度可用拉線的方法檢測，車架上平面最大彎曲應不超過5mm；垂直度可用角尺檢測，最大離縫不應超過0.50，mm縱梁側面彎曲可用直尺檢測，當最大彎曲超過5mm時即應進行校正。