A. 土体力学分析理论
目前进行土体力学分析时，一般都采用连续介质力学方法，多数情况下这是对的。可是在有一些情况下就不对，如在边坡和地下洞室中，常常见到块体塌方和黄土直立边坡崩塌破坏，这就不能用连续介质力学模型能处理的。它们是属于块裂介质力学，因此在进行土体力学分析时必须根据土体结构和土体赋存环境条件分析其力学介质，结合土体工程特点，给出合适的力学模型进行分析才能取得符合实际结果，不能千篇一律地都采用连续介质力学方法进行分析。根据土体结构及土体在环境应力改变时，其力学作用方式和规律类型的不同，可将土体划分为若干土体力学介质类型。根据作者的经验和认识，目前可将土体划分为三种力学介质：①连续介质；②楔形体块裂介质；③柱状体块裂介质。划分条件及其力学作用规律示于表4-3，这是土体力学分析的基本依据。
表4-3 土体力学介质划分
1.土体地基工程变形分析方法
地基工程变形是土力学讨论十分深入的一个问题。一般来说，地基变形可用下面方法估算。这个方法不论对均质土体或者是不均质土体地基都适用，这个方法称为分层总合法。具体方法如下：
（1）将变形土体分成适当数目的水平层，对多层结构土体来说，可对应土层界面及应力变化点来分层（图4-8）。
图4-8 固结沉降计算示意图
（2）计算每一水平层的有效附加应力。为实用起见，每层值可取在该层中心深度处。
（3）计算每一水平层的附加垂直应力平均值。如果每层厚度与地基宽比较起来很小的话，Δσz的平均值可以取分层的中心深度应力值。因为应力分布与土体特性无关，故均质土体和多层土体内应力计算可用同样方法。
（4）计算由于附加垂直应力引起的每一水平层厚度的压缩量ΔH：
地质工程学原理
或
地质工程学原理
（5）基础下任一深度处沉降变形一等于这一点以上各水平层沉降变量为之和，即
地质工程学原理
这个方法把不均匀性影响考虑进去了，是目前估算地基工程变形比较通用的方法。
2.土体边坡工程稳定性分析方法
目前土体边坡稳定性分析方法有许多种，最常用的是圆弧滑动面法。1958～1960年，着者在西北黄土区进行渠道地质工程建设研究过程中，曾对西北黄土边坡力学问题进行过一系列的调查研究，收集了大量的边坡破坏资料。对所收集的资料进行分析后得到了一个重要认识，即西北黄土边坡产生滑坡的力学过程是：上部土体塌落，边坡部分土体受挤压而产生滑落。这一过程的力学机理可用图4-9来说明，上部为塌落应力区，下部为滑落应力区，中间为过渡区。塌落区内应力σ1 方向大致与地面垂直，滑落区内应力σ1 方向大致与边坡面平行。根据土体平衡理论，塌落应力区破裂面与σ1 方向成45－ψ/2角，ψ为抗剪角；滑落应力区破裂面与σ1 成45-ψ/2角，在边坡情况下则与边坡面成45-ψ/2角；过渡区为共轭破裂面交角，即（45-ψ/2）＋（45-ψ/2）＝90-ψ。据此可以绘制出土体边坡理论破裂面轮廓。在理论上，土体内理论破裂面不是一条，而是一组（图4-10）。当土体某一个或几个理论破裂面失稳时便产生滑坡，边坡产生破坏。图4-11是这个理论的一个例证。该边坡内同时有三个破裂面达到破坏条件，因此产生了三个台阶状破坏。由此可知，在进行边坡稳定性分析时，不能仅核算通过坡脚的理论破裂而产生边坡破坏可能性问题，而且应该对如图4-10所示的各个理论破裂面破坏可能性进行核算，找出最危险或者说稳定性最低的破裂面，给出稳定性系数，评价边坡稳定性。下面具体谈一下理论破裂面图解法绘制方法。如图4-12所示：
图4-9 边坡土体滑坡作用的力学机理草图
图4-10 黄土边坡的理论破裂面组合
图4-11 宝鸡瞿家台黄土边坡的破坏（坡高18m）
图4-12 宝鸡瞿家台黄土边坡稳定性核算结果
（1）按比例作出边坡几何外形AOD。
（2）利用抗剪试验结果，求出不同深度处抗剪角，注于高程坐标尺上，抗剪角ψ既可以利用公式
地质工程学原理
计算，亦可以用图解法求得。
（3）利用高度坐标尺上注的抗剪角ψ，分段作理论破裂面AB，OC及DC，OB、AB段理论破裂面与边坡面成45－ψ/2，OC，DC段理论破裂面与垂直方向成45－ψ/2角。将BC间划分为若干等份并与O点联线，由B点向上依次作90－ψ包线，交OC线于C点再由C点向上作DC线。至此即完成一条理论破裂面曲线。
图4-12为瞿家台黄土边坡稳定性核算绘制的理论破裂面，绘制的理论破裂面与图4-11所示的实测结果基本一致。绘制的理论破裂面上部为90°，迅速转变为80°，中部为65°，下部为45°；图4-11所示的实测剖面的上部为80°～90°，中部为65°，下部为45°。显然，上述方法是可信的。有了上述的理论破裂面，就可以利用图解法或代数法求各个理论破裂面的稳定性，核算边坡稳定性。上面介绍的是完整结构土体边坡稳定性分析方法。对完整土体来说这个方法是可信的，当土体内发育有软弱层面或节理面的情况下就不行了。常见的受软弱层面和节理面控制下的破坏有如下两种情况：
（1）如图4-13a所示的受软弱层面和节理面控制下破坏；
（2）如图4-13b所示受垂直节理或裂缝控制下的塌落。
图4-13 黄土土体破坏示意图
这两种边坡破坏类型不仅见于黄土区，而在许多黏性土地区也常见到。受构造节理和软弱层面控制产生的破坏系沿弱面下滑。它完全符合库仑定律，可以很简单地利用斜面滑动极限平衡原理分析边坡稳定性。问题在于在野外就要鉴别出这种地质模型。有了地质模型，就可以很容易转化为力学模型，力学计算是很简单的，可用公式（4-34）进行。
图4-13b所示的垂直裂缝控制下的边坡塌落条件，可以通过坡脚土体压致拉裂破坏判据来分析其稳定性，即
地质工程学原理
式中：σc为土体单轴抗压强度；γi，hi 为各分层土体重度及分层厚度。
土体边坡稳定性分析的关键是搞清地质模型，合理的抽象出力学模型，选定合理的力学参数，计算工作并不复杂。而目前一种偏向是计算理论研究得很深，选用的力学模型和力学参数并不符合土体的地质实际，所取得的结果常常不符合实际。
3.土体中洞室稳定性分析方法
土体中修建地下洞室，如隧道、土库等稳定性问题很早就进行过研究。这些研究出发点都是以洞顶塌落土体作为支护的外载，从而形成了地下工程建筑中的荷载支护体系的观念。好像地下工程建筑中的主要土体力学问题，就是寻求给出洞顶土体塌落高度。因此，很多人都在研究洞顶土体塌落高度计算公式。这些研究结果中最有名的要算普氏塌落拱理论，它曾控制达半个世纪之久。现将普氏理论主要内容介绍如下。
普氏塌落拱模型如图4-14所示，他的理论的基本点如下：
图4-14 普氏塌落拱力学模型
（1）普氏定义土体抗剪角为土体强度系数，通常称为普氏系数，即
地质工程学原理
（2）设洞室宽度为2b1，洞室高度为h，塌落拱宽度为2b2，支持拱脚的土体与洞壁成
地质工程学原理
（3）塌落拱力学平衡条件为
地质工程学原理
地质工程学原理
地质工程学原理
式中：T为水平反力；F为附加抗剪力。
地质工程学原理
（4）当时x＝b2 时y＝hg，则式（4-41）变为
地质工程学原理
将上列结果代入式（4-43）得
地质工程学原理
（5）对hg取极值得
地质工程学原理
（6）由式（4-47）得知，任一点土压力为
地质工程学原理
而最大土压力为
地质工程学原理
在地下工程设计时，则取σvmax作为土压力，设计衬砌厚度。
这个理论有什么优缺点？在地下工程设计中可否应用？着者认为，首先应该肯定一下，这个理论有可取之处。因为在土体中修建地下洞室，不管是人工的，还是自然的，其稳定的洞形的洞顶都是呈拱形。这就为塌落拱理论提供了实际依据。这证明在地下洞室稳定性核算时，用普氏理论是可行的，但是普氏理论在岩体力学中的应用是不符合实际的。另外，仅有这一点还是不够的。地下洞室埋深较大时，在施工过程中常常出现有流动变形，即不停止的变形。这是为什么，普氏理论就回答不了这个问题。这个问题与土体中应力有关，下面讨论一下这个问题。
应力极限平衡理论如图4-15所示，P0 为土体中垂直应力，λP0 为土体中水平应力，地下洞室周围土体内应力分布遵循下列规律：
图4-15 在环境应力作用下隧洞周围土体内应力分布计算草图
地质工程学原理
地质工程学原理
地质工程学原理
土体稳定性最低部位位于洞壁处，即r＝a处。如此，求得洞壁土体内应力为
地质工程学原理
地质工程学原理
当θ＝90°时有极值，则
地质工程学原理
地质工程学原理
土体内部变形破坏基本上处于塑性状态，其破坏判据为
地质工程学原理
洞壁处σ1＝σt，σ3＝σr＝0，如此，极限平衡条件为
地质工程学原理
即当实际地应力大于P0 时将出现破坏和流动变形。如果P0＝γh，则洞壁不产生破坏的最大深度为
地质工程学原理
上述表明，地下洞室稳定性受两个条件控制：①受塌落拱高度形成的土压力控制；②受洞壁土体极限条件控制。第一个条件可用普氏理论计算，第二个条件可用上面推导的极限深度公式估算。
上面讨论的是完整土体中地下洞室建筑问题。当土体内发育有软弱层面和构造节理时，深埋地下的土体开挖暴露风化后，洞壁土体将沿软弱层面和节理面产生塌落（图4-16），在这种情况下仅用上面方法分析洞室稳定性是不够的。因为在未开挖前土体处于潮湿状态下，节理面不起作用，可作为连续介质看待，可利用上述理论分析洞室稳定性；如果土体失水处于干硬状态，节理面将起作用，这种情况下，可利用岩体结构力学中块体介质力学理论和方法分析。土体力学有时也受结构控制，这一点在实际工作中应该重视。
图4-16 腰岘河隧道DK613＋350下导洞开挖面素描图
（据钟世航，1984）
B. 非连续变形方法
非连续变形分析方法（DDA）是由美籍华人石根华［8］［9］提出的一种新的数值模拟方法。该方法平行于有限元法，充分考虑了岩体的复杂性，将结构面所切割而成的块体作为分析单元，将动力学与静力学统一起来，用最小势能原理把块体单元之间的接触问题和块体单元本身的变形问题统一到矩阵中求解，具有完备的运动学理论、严格的平衡假定、正确的能量消耗。自1986年DDA方法问世以来，受到了国内外岩土工程界学者的广泛关注，其有效性已被国外学者证明［8］。
目前用于分析岩体非连续性的方法较多［10］，其中非连续变形分析方法（DDA）可以说是最有发展前景的方法。一般文献均将非连续变形分析方法归结为离散元法，但就其本质上来说更像有限元法，准确地说DDA方法是介于有限元法与离散元法之间的一种数值模拟方法（图1.4）。DDA方法求解的是有限元法类型的网格单元，未知数也为位移，具有与有限元法形函数类似的位移转换矩阵；二者总体平衡方程都可以由最小势能原理推导出，而且具有相同的格式，作者认为DDA方法具有以下3个显着的特征。
图1.4 FEM、DEM与DDA的关系
（1）单元形状的任意性：由于DDA方法是用单元的刚体位移、转动及变形作为未知数，而不是用节点位移，因此其能处理任意形状的单元网格，这一点是有限元法无可比拟的。
（2）单元之间的接触关系：DDA方法中一个重要问题就是单元接触关系的判断，这也是DDA方法的难点。一般来说，单元的接触具有两种类型，每一种类型都具有张开、滑动与锁定三种形式。接触判断具有距离接触准则和角度接触准则。单元之间的接触必须满足无拉力与无嵌入。库仑摩擦定律是能量消耗的主要原因。
（3）惯性力：惯性力是用来防止（刚体）块体的自由移动的。计算中引入了时间因素，即考虑变形有一时间过程。对动力问题及静力问题，荷载、位移均与时间有关，即位移具有速度和加速度。
C. 除有限单元法外，岩土工程常用到哪些数值方法，并对比其优缺点
岩土工程常用的数值方法包括：有限差分法、边界元法、离散元法、颗粒元法、不连续变形分析法、流形元法、模糊数学方法、概率论与可靠度分析方法、灰色系统理论、人工智能与专家系统、神经网络方法、时间序列分析法。
有限单元法的优缺点：有限单元法的理论基础是虚功原理和基于最小势能的变分原理，它将研究域离散化，对位移场和应力场的连续性进行物理近似。有限单元法适用性广泛，从理论上讲对任何问题都适用，但计算速度相对较慢。即，物理概念清晰、灵活、通用、计算速度叫慢。
有限差分法：该方法适合求解非线性大变形问题，在岩土力学计算中有广泛的应用。有限差分法和有限单元法都产生一组待解方程组。尽管这些方程是通过不同方式推导出来的，但两者产生的方程是一致。另外，有限单元程序通常要将单元矩阵组合成大型整体刚度矩阵，而有限差分则无需如此，因为它相对高效地在每个计算步重新生成有限差分方程。在有限单元法中，常采用隐式、矩阵解算方法，而有限差分法则通常采用“显式”、时间递步法解算代数方程。
边界元法：该方法的理论基础是Betti功互等定理和Kelvin基本解，它只要离散求解域的边界，因而得到离散代数方程组中的未知量也只是边界上的量。边界元法化微分方程为边界积分方程，离散划分少，可以考虑远场应力，有降低维数的优点，可以用较少的内存解决较大的问题，便于提高计算速度。
离散元法：离散元法的理论基础是牛顿第二定律并结合不同的本构关系，适用对非连续体如岩体问题求解。该方法利用岩体的断裂面进行网格划分，每个单元就是被断裂面切割的岩块，视岩块的运动主要受控于岩体节理系统。它采用显式求解的方法，按照块体运动、弱面产生变形，变形是接触区的滑动和转动，由牛顿定律、运动学方程求解，无需形成大型矩阵而直接按时步迭代求解，在求解过程中允许块体间开裂、错动，并可以脱离母体而下落。离散元法对破碎岩石工程，动态和准动态问题能给出较好解答。
颗粒元法：颗粒元方法是通过离散单元方法来模拟圆形颗粒介质的运动及其相互作用，它采用数值方法将物体分为有代表性的多个颗粒单元，通过颗粒间的相互作用来表达整个宏观物体的应力响应，从而利用局部的模拟结果来计算颗粒群群体的运动与应力场特征。 不连续变形分析方法：该方法是并行于有限单元法的一种方法，其不同之处是可以计算不连续面的错位、滑移、开裂和旋转等大位移的静力和动力问题。此方法在岩石力学中的应用备受关注。
流形元法；该方法是运用现代数学“流形”的有限覆盖技术所建立起来的一种新的数值方法。有限覆盖是由物理覆盖和数学覆盖所组成的，它可以处理连续和非连续的问题，在统一解决有限单元法、不连续变形分析法和其他数值方法的耦合计算方面，有重要的应用前景。
无单元法：该方法是一种不划分单元的数值计算方法，它采用滑动最小二乘法所产生的光滑函数去近似场函数，而且又保留了有限单元法的一些特点。它只要求结点处的信息，而不需要也没有单元的信息。无单元法可以求解具有复杂边界条件的边值问题，如开裂问题，只要加密离散点就可以跟踪裂缝的传播。它在解决岩石力学非线性、非连续问题等方面具有重要价值和发展前景。
混合法：对于复杂工程问题，可采用混合法，即有限单元法、边界元法、离散元法等两两耦合来求解。
模糊数学方法：模糊理论用隶属函数代替确定论中的特征函数描述边界不清的过渡性问题，模糊模式识别和综合评判理论对多因素问题分析适用。 概率论与可靠度分析方法：运用概率论方法分析事件发生的概率，进行安全和可靠度评价。对岩土力学而言，包括岩石（土）的稳定性判断、强度预测预报、工程可靠度分析、顶板稳定性分析、地震研究、基础工程稳定性研究等。
灰色系统理论：以“灰色、灰关系、灰数”为特征，研究介于“黑色”和“白色”之间事件的特征，在社会科学及自然科学领域应用广泛。岩土力学中，用灰色系统理论进行岩体分类、滑坡发生时间预测、岩爆分析与预测、基础工程稳定性、工程结构分析，用灰色关联度分析岩土体稳定性因素主次关系等。
人工智能与专家系统：应用专家的知识进行知识处理、知识运用、搜索、不确定性推理分析复杂问题并给出合理的建议和决策。岩石力学中，可进行如岩土（石）分类、稳定性分析、支护设计、加固方案优化等研究。 神经网络方法：试图模拟人脑神经系统的组织方式来构成新型的信息处理系统，通过神经网络的学习、记忆和推理过程进行信息处理。岩石力学中，用于各种岩土力学参数分析、地应力处理、地压预测、岩土分类、稳定性评价与预测等。
时间序列分析法：通过对系统行为的涨落规律统计，用时间序列函数研究系统的动态力学行为。岩石力学中，用于矿压显现规律研究、岩石蠕变、岩石工程的位移、边坡和硐室稳定性等、基础工程中降水、开挖、沉降变形等与时间相关的问题。
D. 家庭装修过程中常见卧室衣柜门板变形的问题分析和解决方法介绍
家庭装修过程中常见 卧室衣柜门 板 变形 的问题分析和解决方法介绍
卧室装修衣柜我们都是采取购买厂家的 整体衣柜 或者自己找木门定制，但是装修完成我们都会遇到卧室衣柜变形的问题，衣柜类也是 卧室家具 的重要组成部分，是构成卧房家具的大件之一，因此，柜类质量的好坏直接影响到卧房家具生活。家庭装修过程中常见卧室 衣柜门板变形 的问题分析和解决方法介绍。
以下情况导致衣柜变形 ：
1、酒精、油漆导致的变形
避免使用易损伤木头的酒精、清洁剂等刺激性及腐蚀化学品。木质衣柜，平时只要以干净的抹布擦拭就可以了，但若有脏污，则可酌量使用肥皂或中性清洁剂，已湿布来擦拭。紫外线对 木质家具 亦具有破坏力，因此，适当的使用布幔或 窗帘 避免日晒是有必要的。如欲上蜡，选择浓度较高且为固体、不含硅成份的蜡，以免破坏漆面。涂料处理不当造成 板式家具 部件 变形部件堆放引起变形在生产中，有的操作人员为图方便，将板件随意堆放，或是堆放板件的垫板不平，更有甚者将板件斜靠在墙上，致使板件在进入下一道工序之前就因其自身的重量而发生了变形。
2、涂料处理不当造成板式家具部件变形。
部件堆放引起变形在生产中，有的操作人员为图方便，将板件随意堆放，或是堆放板件的垫板不平，更有甚者将板件斜靠在墙上，致使板件在进入下一道工序之前就因其自身的重量而发生了变形。涂饰工艺引起变形在涂饰过程中，因工艺和原材料的使用不当，随涂层内应力的变化而使板件发生变曲变形。涂饰腻子的影响在对柜门部件进行涂饰时，许多生产厂家为了降低成本多采用猪血腻子或胶水调制的腻子，由于这两种腻子中含有大量的水分，板式家具常用的基材-中密度 纤维板 和 刨花板 的吸湿性又特别强，因此当门板部件的一面不涂腻子，另一面涂上这种含水分丰富的腻子后，就会使门板部件单面吸湿而产生变形。
3、部件堆放引起变形
在工厂生产的时候，由于在加工中的板材比较多，有的操作人员为图方便，将板件随意堆放，或是堆放板件的垫板不平，更有甚者将板件斜靠在墙上，致使板件在进入下一道工序之前就因其自身的重量而发生了变形。
4、涂饰腻子的影响
市面上有一些黑心商家，为了降低成本多采用猪血腻子或胶水调制的腻子，由于这两种腻子中含有大量的水分，板式家具常用的基材中，密度纤维板和刨花板的吸湿性又特别强，因此当门板部件的一面不涂腻子，另一面涂上这种含水分丰富的腻子后，就会使门板部件单面吸湿而产生变形。
预防衣柜变形 ：
1、柜门正面背面所使用的材料要尽量一致，都用四面板。油漆也尽量同时进行，不要一面油漆一面不油漆，或者相隔时间过长。这是因为，如果柜门正面背面的材料不同，其膨胀收缩的比例不同，容易造成面板翘起。油漆也是同样的道理，如果油漆时间不同或一面上漆一面不上漆，那么也容易造成收缩比例不同面板翘起。
2、 五金配件 要安装得当。关键部位的五金配件安装后， 业主 应该检查一下。例如大衣柜门的铰链，应该安装平整、开关平滑、没有异常声响。应该注意的是，如果是2米高左右的柜门，起码要5副铰链才能保证长期使用不变形。最上方和最下方的铰链，距离门边不能超过8厘米，也是为了保证受力，门不翘起。
消费者选择板材的时候，或者说与选择其他一些物品相同，适合自己的才是的。衣柜的板材需要重视，但不是好看的、贵的板材就适合所有地方。我们经常说的“物尽其能”即是这个道理。正因为“适合是”，很多消费者选择整体衣柜，而整体衣柜的确是选择，是当今衣柜发展的趋势。整体衣柜的优点在于量身定做，可以按各人需求进行设计，既彰显个性、节省空间，又可做到与整体 装修风格 浑然一体。
E. 货车大梁变形判断方法有哪些
【太平洋汽车网】车架在检修过程中，对于弯曲及扭曲变形的检查，可按下述方法进行：（1）拆下车架，将车架平放。通过车架前、后端两横梁的中心拉一根钢丝。（2）在相邻的槽梁交叉对拉钢丝，两交叉点到中心线的距离之差不应大于3mm。
车架变形检查包括以下三项目：1检查钢板销中心距及对角线要求钢板销中心距前后左右相对应，对角线长度也不能相差过大，以保证前后桥轴线平衡。
车架是否扭斜，一般通过测量车架对角线来加以判断，为保证前后桥轴线平行，必须使固定在车架上的钢板座销孔的中心前后左右距离合适。车架如因交通事故造成变形，一般用眼即可看出。
但弯曲变形较小的车架，就要用拉线、直尺、角尺等来检测其平直度和垂直度。纵梁的平直度与垂直度影响着车架的强度和有关总成的安装，平直度可用拉线的方法检测，车架上平面最大弯曲应不超过5mm；垂直度可用角尺检测，最大离缝不应超过0.50，mm纵梁侧面弯曲可用直尺检测，当最大弯曲超过5mm时即应进行校正。