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站位学术前沿,面向实践需求,张国新专著《非连续变形分析——研究与应用》出版

发布时间: 2022-03-22 来源: 水电中心

岩体失稳是指若干大小不同的不连续岩块在重力作用下向坡下运动和向坡外运动。岩体失稳往往造成滑坡和崩塌,从而对工程安全和人类安全造成很大影响,有时甚至会给人类社会造成巨大灾难。美国每年发生大约200万起岩体运动,年均造成损失约15亿美元,年均死亡25人。因此不连续岩体的受力状态和稳定分析一直是岩石力学的重要难题,对含有断层、节理、裂隙等不连续岩体受力和稳定状态的精确数值模拟更是岩石力学与工程应用领域的研究难点。非连续变形分析(Discontinuous Deformation Analysis,以下简称DDA)就是解决不连续岩体领域的重要方法之一。

DDA方法是岩石力学领域国际知名华裔科学家石根华教授所提出的解决不连续岩体受力和稳定分析难题的代表性方法之一。石根华教授1963年毕业于北京大学数学系获本科学位,1963-1968年师从著名数学家北京大学江泽涵教授专攻代数拓扑学和不定点理论。石根华教授是岩石力学领域数值流形方法的创始人,他将数学拓扑学理论与工程实践相结合,首创了工程领域的“关键块体理论”、“非连续变形分析”和“数值流形法”的方法。其重要成果《岩体稳定分析的赤平投影方法》奠定了块体理论的科学基础,获1978年全国科学大会奖。

本书作者,中国水利水电科学研究院教授级高级工程师张国新于1989年获清华大学工学博士学位,拥有深厚的数学和物理基础,从事水工结构和大坝工程数值模拟30余年,开发的多场耦合仿真模拟软件SAPTIS广泛用于混凝土高坝和水工结构工程。张国新教高现任中国大坝工程学会理事兼副秘书长\数值模拟专业委员会主任委员、中国水利学会水工结构专业委员会主任委员等学术职务,是我国著名的水工结构专家,2012年为享受国务院政府特殊津贴专家。

张国新博士旅日期间于1996年在DDA国际研讨会上结识了石根华教授,开始研究DDA和数值流形法。根据实际工程问题需要,对DDA程序进行功能扩充与改进,先后增加了圆盘型单元、开裂与破碎、裂隙渗流与变形的耦合作用、开挖与支护、边坡稳定分析的超载与降强、结构面与块体的蠕变等模拟功能,显示作者在DDA方法的理论理解和实际应用方面有深厚的造诣。

研究不连续岩体的受力状态及其稳定分析所需数学和物理学的基础知识较为深厚,国内外本研究领域详细系统的教材和专著偏少。张国新博士站位学术前沿,面向工程实践需求,撰写了《非连续变形分析:研究与应用》一书。本书融入了20多年DDA方法的理论研究和开发经验,从基本理论、程序和应用三个层面,为读者提供了DDA理论原理和应用方面的系统介绍,同时对DDA的原始程序进行解读,并介绍了作者在使用参数取值的若干体会。本书受国家科学技术学术著作出版基金资助,于2021年9月由科学出版社正式出版。

《非连续变形分析——研究与应用》分上下两册,共有16章合计约95万字。本书既可供高等院校和科研院所的力学、土木工程等相关专业的研究生和教师用作教材和参考书,也可供水利水电、煤炭、采矿、机械、地质、岩土等行业的工程技术人员阅读和使用。本书的出版,弥补了长期以来DDA著作的匮乏,相信定会对DDA方法的广泛应用发挥积极地推动作用,对于推动岩石力学学科进步,更好地利用数值模拟解决实际工程问题等方面,都具有十分重要的意义。

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