作者：（英国）余海岁（Hai-Sui Yu） 译者：周国庆 赵光思 梁恒昌

Hai—Sui Yu（余海岁），出生于文风昌炽、“十户之村，不废诵读”的安徽歙县。世界著名岩土力学和工程专家。英国诺丁汉大学岩土力学研究中心创始人、主任。 历任英国诺丁汉大学土木工程学院院长、工学部部长。现为英国皇家工程院院士，英国诺丁汉大学副校长、教授。曾就读于石家庄铁道学院、西南交通大学。1986年被选派赴英国伦敦帝国理工学院留学，1987年获硕士学位。1990年毕业于英国牛津大学，获博士学位。2000年，获澳大利亚纽卡索大学荣誉科学博士学位。其科学研究主要包括开发和应用计算机技术、材料模型和现场测试技术去解决一系列重大土木工程问题。先后出版了两本学术专著，并发表论文200多篇。曾获澳大利亚岩土力学协会杰出成就奖——桥洛普奖；英国土木工程师协会的最高成就奖——泰尔福特奖；美国普卡沙基金会的国际最杰出岩土力学科学家奖；国际岩土力学及岩土工程学会第一任米奇儿讲座人；国际岩土力学与工程界的崇高荣誉——德赛奖。余海岁是诺丁汉大学有史以来第一位华人副校长。多年来，他还不时把自己浸润在中国传统文化的意境中，对于中国画和古体诗有着特别的偏好，著有《心相忆一海岁诗草》。

译者序

作者中译版序

序

前言

1绪论

1.1前言

1.2小孔扩张理论

1.3岩土力学中的应用

1.3.1土体原位试验

1.3.2桩基和地锚

1.3.3隧道及地下开挖

1.3.4钻孔失稳

1.4符号规约

1.5小结

参考文献

2弹性解

2.1概述

2.2各向同性介质弹性解

2.2.1空心球体扩张

2.2.2厚壁圆筒扩张

2.2.3受双向原位应力的柱形孔

2.3各向异性介质弹性解

2.3.I空心球体扩张

2.3.2厚壁圆筒扩张

2.4半无限空间弹性解

2.4.1半空间柱形孔

2.4.2半空间球形孔

2.5小结

参考文献

3理想弹塑性解

3.1引言

3.2 Tresca解

3.2.1有限介质球形孔扩张

3.2.2有限介质圆柱形孔扩张

3.2.3有限介质小孔收缩

3.3 Mohr—Coulomb解

3.3.1有限介质球形孔扩张

3.3.2有限介质柱形孔扩张

3.3.3无限介质小孔扩张

3.3.4无限介质小孔收缩

3.3.5从零半径起的小孔扩张

3.4小结

参考文献

4临界状态解

4.1引言

4.2从有限初始半径起的小孔扩张

4.2.1不排水条件下黏土小孔扩张

4.2.2不排水条件下黏土小孔收缩

4.2.3排水条件下正常固结黏土柱形孔扩张

4.2.4排水条件下重度超固结黏土小孔扩张

4.3零初始半径小孔扩张

4.3.1排水条件下砂性土小孔扩张

4.3.2不排水条件下亚弹性黏土柱形孔扩张

4.4小结

参考文献

5弹一塑性解的发展

5.1引言

5.2硬化/软化土小孔扩张

5.2.1 不排水条件下应变硬化/软化黏土柱形孔扩张

5.2.2不排水条件下黏土从零半径开始的小孔扩张

5.3脆/塑性岩石中小孔收缩

5.3.1 Mohr—Coulomb准则脆/塑性岩石中小孔卸载

5.3.2 Hoek—Brown准则脆/塑性岩石中小孔卸载

5.4分段Mohr—Coulomb准则解

5.4.1非线性屈服面的分段逼近

5.4.2控制方程

5.4.3塑性区划分

5.4.4应力分析

5.4.5位移分析

5.5小孔扩张反问题

5.5.1不排水条件下黏土小孔扩张

5.5.2无黏性砂土小孔扩张

5.6小结

参考文献

6与时间相关的解

6.1 引言

6.2黏弹性解

6.2.1黏弹性模型和应力分析方法

6.2.2两个简单小孔问题的解

6.3弹一黏塑性解

6.3.1弹—黏塑性应力—应变关系

6.3.2初始塑性区的应力和位移

6.3.3与时间相关的塑性区应力和位移

6.4固结解

6.4.1小孔扩张围土固结

6.4.2小孔收缩围土固结

6.5小结

参考文献

7有限元解

7.1概述

7.2排水与不排水问题非耦合分析

7.2.1有限元公式

7.2.2土体塑性模型

7.2.3有限元程序

7.3耦合固结分析

7.3.1有限元公式

7.3.2修正剑桥模型

7.3.3有限元程序

7.4小结

参考文献

8土工原位测试

8.1概述

8.1.1旁压测试原理

8.1.2旁压仪种类

8.1.3锥形贯入测试

8.2黏土自钻式旁压测试

8.2.1剪切模量

8.2.2原位土水平总应力

8.2.3不排水剪切强度

8.2.4固结系数

8.2.5有限旁压长度和初始应力状态的影响

8.3砂土自钻式旁压试验

8.3.1剪切模量

8.3.2原位水平总应力

8.3.3排水抗剪强度

8.3.4状态参数

8.3.5旁压长度的影响

8.4黏土和砂中锥形旁压试验

8.4.1黏土锥形旁压试验

8.4.2砂土锥形旁压试验

8.5土中锥形贯入试验

8.5.1黏性土锥形贯入试验

8.5.2无黏性土锥形贯入试验

8.5.3结语

8.6小结

参考文献

9桩基础和土锚

9.1概述

9.2黏土打入桩轴向承载力

9.2.1桩侧承载力：桩的打入对土中应力的影响

9.2.2打入桩的端承力

9.2.3桩承载力随时间的增加：固结效应

9.3砂土打入桩轴向承载力

9.3.1砂土桩端承载力

9.3.2可压碎砂桩端承载力

9.4桩横向承载力

9.4.1黏土桩横向极限压力

9.4.2砂土桩横向极限压力

9.4.3岩石中桩横向极限压力

9.5受有附加荷载砂的承载力

9.6土中板锚抗拔力

9.6.1黏土中板锚

9.6.2砂土中板锚

……

10地下开挖及隧道工程

11钻孔失稳 2100433B

《岩土介质小孔扩张理论》可供从事土木工程、矿业工程和石油工程等领域的工程技术人员参考，亦可作为从事岩土力学及其相关专业的科研工作者、高等院校师生的研究参考书。全书共分两部分。第一部分（第2章至第7章），涉及小孔扩张问题的基本理论。系统阐述了弹性、弹塑性和粘弹性/粘塑性岩土介质中小孔扩张和收缩的基本解以及小孔扩张问题有限元分析的基本方程和求解过程。第二部分（第8章至第11章），主要涉及了小孔扩张方法在岩土工程领域的应用。详尽阐述了小孔扩张理论在桩基础、地锚、隧道和地下工程开挖、土体原位测试和钻孔稳定等分析与设计方面的应用。

岩土介质与结构动力相互作用问题的研究以岩土动力学、结构动力学、固体力学、计算数学和电子计算技术等多个学科为基础，探讨岩土介质与结构动力耦合系统的数学模型、力学机理、耦合效应、界面特性和计算分析方法等众多学术与技术问题，为结构工程、岩土工程、地下工程、防护和抗震工程等土木、水利工程领域的动力分析和动力可靠性设计提供理论基础与分析方法，是一项涉及多个子学科领域并极富学术内涵且又具工程应用前景的科学研究。本书以结构工程和防护工程为主要应用背景，深入系统地介绍了岩土介质与结构动力相互作用的理论及工程应用。全书分为上、下两篇。上篇为理论基础，讨论土与结构动力相互作用的基本理论及其分析方法；下篇为土与结构动力相互作用问题的解析分析与应用，介绍由解析法给出的岩土与结构动力相互作用的各类工程实例的新解。

本书主要是根据作者多年来在岩土介质与结构动力相互作用方面的研究成果撰写而成的一本学术专著。书中的内容既包含严密的理论体系，又有丰富的工程分析实例，涉及本门学科领域许多难点和难题的研究以及处理这些问题的数学、力学技巧和方法。书中较全面地介绍了岩土介质与结构相互作用的动力模型以及动力耦合的力学机制和分析方法，对诸多动力相互作用分析的解析法、数值法和半解析法做了相当深度的论述，并讨论了动力有限元法的频散性、数值稳定和收敛性问题，还提出了改进方法；对于一些复杂的数学概念，在保持严谨性的同时更力求阐明其物理内涵，这是十分难能可贵的。另一方面，作者把理论与工程应用紧密结合，解析地给出了动力相互作用问题各类工程实例的一系列新解，展现出灵活多变、多姿多彩的数学技巧；即使采用的是严谨的解析方法，在解决问题方面仍不失其一定的广泛性。本书涉及平面和空间动力问题以及动力突变性问题，研究的结构包括浅基础、桩基础、地下结构、上部结构，涵盖了圆形、方形、椭圆形、直墙拱等断面结构以及相邻多个任意断面结构；在相互作用的介质属性方面，包括了线性和非线性岩土介质、可压缩水介质；系统输入荷载包括了稳态波和冲击波、运动荷载、地震荷载、局部动力荷载等等。此外，书中还包含了不少较深入的理论成果，例如饱和土介质固一流耦合动力方程的势函数分析、动力耗散系统的简谐波叠加法、相邻多体相互作用分析的Graf广义公式、动力有限元法频散性及数值稳定性的改进方法等。同时，书中还给出了非常丰富的工程实例计算数据，这对理论的工程应用将发挥有益的作用。2100433B

《岩土介质与结构动力相互作用理论及其应用》由科学出版社出版。

序

上篇 土与结构动力相互作用的理论基础

第一章 绪论

1.1 土与结构动力相互作用的研究对象和内容

1.2 相互作用对土与结构系统动力特性的影响

1.3 无限域和人工边界问题

1.4 土与结构动力相互作用的分析方法

1.5 土与结构动力相互作用研究的发展

1.6 本书的主要内容

参考文献

第二章 土与结构动力相互作用的基本理论

2.1 岩土介质的动力性质及其力学模型

2.2 岩土介质和结构的动力学方程

2.3 动力学方程的位移势函数分解

2.4 辐射条件和正规性条件

参考文献

第三章 土与结构相互作用系统的动力学分析方法

3.1 动力学分析的解析方法

3.2 动力学分析的半解析方法

3.3 动力学分析的有限元方法

3.4 非线性动力问题的增量分析法

3.5 岩土介质一结构的耦合分析

参考文献

第四章 自由场的波动

4.1 波动微分方程

4.2 自由场波动问题的解答及其物理意义

4.3 运动荷载下的自由场的反应

4.4 孔室对波的散射及动应力集中问题

4.5 不规则地面对波的散射

4.6 动力源作用下正交各向异性层状半平面的响应

参考文献

下篇 土与结构动力相互作用问题的解析分析

第五章 移动荷载下土体与结构的相互作用分析

5.1 爆炸行波下土体一地下室一管道体系的动力分析

5.2 横观各向同性地基上无限板的动力反应频域求解

5.3 地下轨道交通系统的动力分析与抗振问题

参考文献

第六章 土体与基础的动力相互作用分析

6.1 刚性基础对SH地震冲击波的动力反应

6.2 桩基一平台一地基一水流系统的动力反应分析

6.3 海洋平台一群桩(柱)一地基系统的动力反应分析

参考文献

第七章 地下结构与围岩介质动力相互作用分析

7.1 系统基本方程

7.2 输入波在柱面上和球面上的展开

7.3 圆柱结构与围岩介质相互作用的平面问题解答

7.4 相邻多个结构与围岩相互作用分析的复变函数方法

7.5 映射函数的应用

7.6 结构与围岩介质相互作用的空间问题解答

参考文献

第八章 地基与结构系统地震响应的分叉与突变性

8.1 地基一结构系统地震响应的分叉与突变性

8.2 地基与结构系统地震响应的共振突变性分析

8.3 地基一滑动隔震结构地震响应的突变性分析

8.4 地基上多自由度非线性结构地震响应的共振突变性分析

参考文献

第九章 土与结构动力相互作用的有限元解析及稳定性问题

9.1 有限元模拟的人工边界条件

9.2 离散网格中波动的频散性及稳定性问题

9.3 频散性和稳定性的改进

参考文献

附录