土的力学特性对工程项目的顺利实施具有至关重要的影响，其特性常通过土工试验进行测定。然而常规土工试验周期长、耗时久、开销大，并且存在无法反映试样的内部受力情况及微观状态等弊端。离散元法是近年来解决非连续介质问题的数值方法，常被用于计算颗粒介质的接触受力问题。
　　《土工试验离散元数值模拟：三轴试验与静力触探试验》重点介绍了采用离散元法模拟三轴试验测定颗粒介质抗剪强魔的过程步骤，通过引入拉梅公式，很好地解决了圆柱形边界条件的伺服控制；同时还介绍了考虑土体应力状态与温度效应的静力触探试验离散元数值模拟。研究表明，离散元法是模拟土工试验的有效手段。

第一章 土工试验
1．1 背景
1．2 室内试验与原位试验
1．2．1 直剪试验
1．2．2 环剪试验
1．2．3 三轴试验
1．2．4 静力荷载试验
1．2．5 动力荷载试验
1．2．6 标准贯人试验
1．2．7 十字板剪切试验
1．2．8 静力触探试验
1．3 三轴试验
1．3．1 摩尔一库伦公式
1．3．2 三轴试验数值模拟
1．4 静力触探试验
1．4．1 静力触探研究现状
1．4．2 静力触探贯入机理研究
1．4．3 静力触探参数与土体状态参数关系
1．4．4 静力触探数值模拟研究现状

第二章 离散元数值模拟
2．1 数值模拟简介
2．1．1 有限元法
2．1．2 有限差分法
2．1．3 块体理论
2．2 离散元法历史与原理
2．3 离散元法运算流程图
2．4 接触的识别
2．5 接触模型
2．5．1 线性刚度接触模型
2．5．2 平行黏结模型
2．5．3 Hertz-Mindlin 接触模型
2．5．4 颗粒滚动摩擦
2．6 颗粒运动
2．7 边界条件
2．7．1 刚性边界条件
2．7．2 周期性边界条件
2．7．3 柔性边界条件
2．8 应力张量
2．8．1 边界条件张量
2．8．2 颗粒张量
2．8．3 接触力张量

第三章 三轴剪切下玻璃珠试样抗剪强度测试
3．1 背景
3．2 试验材料与方法
3．2．1 试样材料
3．2．2 试验装置
3．3 试验试样制备
3．3．1 模具准备
3．3．2 制备密实试样试验操作步骤
3．3．3 制备松散试样试验操作步骤
3．3．4 制备不同表面粗糙度玻璃珠试样试验操作步骤
3．3．5 试样装配
3．3．6 试样饱和
3．3．7 试样固结
3．3．8 试样剪切
3．4 试验方案
3．4．1 加载速度的影响
3．4．2 试样饱和度以及初始孔隙率的影响
3．4．3 玻璃珠表面粗糙度的影响
3．4．4 颗粒尺寸影响
3．5 试验结果与分析
3．5．1 试样形变
3．5．2 剪切速度的影响
3．5．3 饱和密实试样
3．5．4 饱和松散试样
3．5．5 密实试样与松散试样试验结果比较
3．5．6 颗粒表面粗糙度
3．5．7 颗粒尺寸的影响
3．5．8 两种颗粒尺寸混合物的试验研究
3．6 本章小结

第四章 玻璃珠抗剪强度离散元数值模拟
4．1 三轴试验离散元模拟
4．1．1 圆柱形边界条件
4．1．2 恢复系数校准
4．1．3 模拟参数
4．1．4 初始试样准备：生成试样
4．1．5 颗粒沉降
4．1．6 试样制备：击实与振动
4．1．7 圆柱形边界条件伺服机理：固结与剪切
4．2 数值模拟与试验数据对比
4．3 试样可视化
4．4 参数敏感性分析
4．4．1 颗粒摩擦系数
4．4．2 颗粒滚动摩擦系数
4．4．3 初始孔隙率的影响
4．4．4 剪切速度的影响
4．4．5 颗粒尺寸效应
4．4．6 两种尺寸颗粒混合试样的数值模拟
4．5 本章小结

第五章 土体应力状态对CPT贯入参数的影响
5．1 土体单元选取
5．2 试样制备
5．3 土体单元应力状态
5．3．1 各向同性
5．3．2 附加应力
5．3．3 加载卸荷
5．3．4 ko的影响
5．3．5 超固结比OCR的影响
5．3．6 孔隙率
5．3．7 颗粒间摩擦系数
5．3．8 颗粒刚度
5．3．9 速度场云图
5．4 本章小结

第六章 温度对CPT贯入参数的影响
6．1 背景
6．2 颗粒介质热传导原理
6．3 数值试样制备
6．4 CPT数值模拟
6．4．1 土颗粒温度的影响
6．4．2 热膨胀系数的影响
6．4．3 比热容
6．5 土颗粒微观力学行为
6．5．1 颗粒速度场
6．5．2 颗粒位移场
6．5．3 颗粒接触力链
6．6 本章小结

附录
1．DemGCE程序开发
1．1 操作环境安装
1．2 软件安装
1．3 参数设定
1．3．1 数值模型生成
1．3．2 接触参数设定
1．3．3 模拟试验步骤
1．3．4 分析与调试
1．4 程序运行
2．程序后期处理
2．1 数据处理软件：Gnuplot
2．2 可视化软件：ParaView
3．部分源程序代码
3．1 滚动摩擦源程序代码
3．2 圆柱形边界条件源代码
3．3 RSA算法程序代码
3．4 基于拉梅公式的圆柱体伺服机理源程序代码

参考文献