巖土工程中的數值分析方法考試大綱

一、考試的總體要求

主要考察學生對土的本構關系及有限元方法在巖土工程中應用情況的掌握和認識程度。要求掌握土的應力-應變-強度特性，常用的巖土彈塑性本構關系與模型以及數值方法在解決工程實際問題中的應用。

二、考試內容及比例

數值分析方法的基本概念。占0-10%

土的本構關系及土工有限元分析：土體的變形特性；彈性非線性模型；彈塑性模型；非線性有限元分析；土體非線性分析中的問題等。占20-40%

土的滲透性與滲流計算：土的滲透性與達西定律；流網及其應用；滲流出口的臨界坡降及其防護；滲流對堤壩穩(wěn)定的影響及滲流控制；堤壩的滲流計算；基坑排水的滲流計算等。占0-20%

固結與流變理論：太沙基固結理論；比奧固結理論；大變形固結理論；土的流變等。占10-20%

土坡穩(wěn)定：條分法的基本概念；簡單條分法；畢肖普法；極限平衡的其他計算方法；塑性極限平衡分析等。占0-20%

地基與基礎計算中的若干問題：基底摩擦系數及其確定；彈性地基參數及其確定等。占0-20%

樁的動力測試方法及應用：波動方程的基本原理及推導；波動方程的史密斯解答；土阻力的計算模型等。占0-20%

三、試卷類型及比例

1．問答題80%

2．論述題20%

四、考試形式及時間

形式為筆試，考試時間為三小時。

五、主要教材及參考書目

1．河海大學，錢家歡，殷宗澤主編.《土工原理與計算》，中國水利水電出版社，1996.

2．張學言，閆澍旺主編.《巖土塑性力學》，天津大學出版社，2004.

3．羅定安主編.《工程結構數值分析方法與程序設計》，天津大學出版社，1995.

081401巖土工程專業(yè)的3001專業(yè)綜合測試形式為面試。以下為該科目面試大綱。

1.土的物理力學特性指標及其對土的工程性質的影響

2.粘土強度形成理論—雙電層理論

3.土性指標的各種實驗室測定方法：

（1）各種排水條件下的三軸試驗：原理及試驗步驟

（2）各種排水條件下的直剪試驗：原理及試驗步驟

（3）壓縮試驗

4.有效應力的原理及其在土力學中的地位

5.粘性土的固結理論

（1）太沙基一維固結理論：基本假定及解法

（2）比奧三維固結理論：基本假定、方程及合理性分析

6.沉降計算：

（1）分層總和法的適用性

（2）根據應力路徑計算地基沉降的方法的原理

（3）影響地基沉降的因素

7.地基承載力

（1）確定地基承載力的各種方法及其原理

（2）影響地基承載力的因素

8.土壓力

（1）土壓力的計算原理

（2）影響土壓力的因素

9.土坡穩(wěn)定

（1）邊坡穩(wěn)定的計算方法及原理

（2）影響邊坡穩(wěn)定的因素

10.樁基礎

（1）樁基礎的工作原理

（2）樁基礎承載力的確定方法

11.地震對地基的影響

（1）地震對砂性土地基的影響—液化機理

（2）地震對粘性土地基的影響—強度軟化機理

12.巖土本構關系

（1）劍橋模型的原理

（2）鄧肯—張模型的參數確定方法

（3）摩爾—庫倫模型的原理

13.原位測試

（1）十字板的工作原理及適用性

（2）標準貫入試驗的原理及成果的應用

（3）靜力觸探試驗的原理及成果的應用

（4）其它常用原位測試方法和技術的原理

14.地基處理

（1）粘性土軟弱地基處理的基本方法和原理

（2）其它軟弱地基的常用的處理方法和原理

081402結構工程、081405防災減災工程及防護工程、081406橋梁與隧道工程、0814Z1工程技術與管理的2001專業(yè)基礎測試科目為2223結構理論，形式為筆試，以下為該科目筆試大綱。

結構工程考試大綱

一、考試的總體要求

考試的總體要求是準確理解力學基本概念和結構計算原理；掌握各種結構的計算方法，能做到活學活用，所得的計算結果正確。

二、考試內容及比例

1．平面體系的幾何組成分析：5%

2．靜定結構的內力計算：靜定結構包括靜定梁，靜定平面剛架，三鉸拱，靜定桁架，靜定組合結構。占20%

3．靜定結構的位移計算：靜定結構包括靜定梁，靜定平面剛架，三鉸拱，靜定桁架，靜定組合結構。占20%

4．用力法求解超靜定結構的內力：占20%

5．用位移法求解超靜定結構的內力：占20%

6．用力矩分配法求解超靜定結構的內力：占15%

三、試卷題型及比例

1．選擇及判斷題：45%

2．分析計算題：55%

四、考試形式及時間

形式為筆試，考試時間為三小時。

五、主要參考教材

1．《結構力學》（上、下冊），劉昭培、張韞美主編，第4版，天津大學出版社。

2．《結構力學》（上、下冊），龍馭球等主編，第3版，高等教育出版社。

081402結構工程、081405防災減災工程及防護工程、081406橋梁與隧道工程、0814Z1工程技術與管理專業(yè)的3001專業(yè)綜合測試形式為面試，以下為面試大綱。

1．“專業(yè)綜合測試”時長為1小時。

2．“專業(yè)綜合測試”測試組由3-5名具有高級職稱的同領域（二級學科）專家（一般應具有博導資格）及1名秘書組成。

3．“專業(yè)綜合測試”應體現專業(yè)方向個性化、綜合素質深度評判和導師考核把關的作用。應重點考察考生是否具有本學科領域的基礎理論和技術研究知識，是否具有獨立從事科研及工程技術開發(fā)的能力。

4．結構工程專業(yè)因研究方向較多，測試內容的總體要求為結構概念及數學力學基礎理論、各研究方向所要求的專業(yè)技能，以及結構工程領域前沿知識。不同的研究方向可根據各自的特點制訂不同的考察重點，具體考察內容由各測試組組長確定。

5．防災減災工程及防護工程專業(yè)測試主要內容為：結構動力學、地震反應譜、場地動力特性、土-結構相互作用、結構隨機振動、結構抗震設計。

6．橋梁與隧道工程專業(yè)測試主要內容為：預應力混凝土橋梁設計原理、大跨度橋梁體系設計計算、橋梁分段施工與控制、結構動力學、橋梁抗震與減隔震、橋梁結構耐久性、橋梁結構現場試驗、橋梁健康監(jiān)測。

7．工程技術與管理專業(yè)測試主要內容為：地基基礎結構的分類及其設計與施工方法、鋼筋混凝土結構及鋼混組合結構的設計與施工方法及其力學分析、工程施工設備的分類及其特點、工程項目施工管理的相關知識、工程技術經濟分析方法。

081500水利工程、0815J1風能工程專業(yè)、1201Z2工程管理（報考導師為水利工程學科導師）的2001專業(yè)基礎測試形式為面試，以下為面試大綱。

高等水力學方面：

1、流體力學的基本概念

連續(xù)介質；歐拉法質點加速度；質點隨體導數；體積分的隨體導數；變形率張量；旋轉角速度；判斷有旋流與無旋流；渦量、速度環(huán)量、二者間的關系；應力張量的概念（包括切應力的特性、壓應力的特性）；牛頓流體的本構方程（本構方程的概念、切向應力和法向應力與變形的關系）。

2、流體運動的基本方程

微分形式的連續(xù)方程的表達式；不可壓縮流體的確切定義、理解其含義。N－S方程的各種表示形式。流體的能量包括哪幾種形式，并對各種形式解釋。

流體運動微分形式的基本方程組有哪些方程組成，通常有幾個未知量，方程組是否封閉。對于不可壓縮流體，如何求解速度場、壓強場以及溫度場，說明其求解步驟。

3、粘性流體運動

基本方程及求解途徑；粘性流體運動的基本性質。粘性流體運動的解析解（兩平行平板間的層流、泊蕭葉流的流速分布）。小雷諾數流動近似解的思路；大雷諾數流動近似解的思路。邊界層的概念；邊界層厚度（名義厚度、位移厚度）；邊界層方程的相似性解的概念；邊界層的分離現象。

4、紊流運動

紊流的特征及其分類；壁面剪切紊流（猝發(fā)現象）。時間平均法和系綜平均法的概念。紊流運動方程—雷諾方程，雷諾方程的形式與N-S方程的區(qū)別，雷諾應力項的意義。紊流模型，紊流模型通常有哪幾類（零方程模型、一方程模型、二方程模型、其他模型）；紊動動能k、能量耗散率ε。

主要參考書：《高等流體力學》，高學平編，天津大學出版社，2009年第2次印刷。

工程系統(tǒng)分析方面：

考生應能從系統(tǒng)分析的角度來分析與水利工程的規(guī)劃、設計、施工和運營管理有關的水資源問題。系統(tǒng)了解中國水資源特點及開發(fā)利用現狀，掌握區(qū)域水資源評價、水需求預測、水資源供需分析、水資源合理配置的基本理論與計算方法。

1.中國水資源特點及開發(fā)利用現狀。

2.區(qū)域地表水資源量、地下水資源量及水資源總量計算的方法；水質分析評價方法。

3.生活需水、工業(yè)需水、農業(yè)需水、生態(tài)需水的預測方法。

4.水資源規(guī)劃與管理的基本概念和基本方法、線性規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃的基本原理及其在水資源中的應用。

5.水資源風險管理。

6.水資源安全管理。

主要參考教材

1.董增川主編：水資源規(guī)劃與管理，北京：中國水利水電出版社，2008

2.何俊仕，粟曉玲主編：水資源規(guī)劃與管理，北京：中國農業(yè)出版社，2006

3.DanielP．Loucks（王世龍譯）：水資源系統(tǒng)規(guī)劃與管理，北京：中國水利水電出版社，2007

高等結構力學方面：

1.結構動力學基本問題

動力自由度及其縮減，振動能量耗散與阻尼力，建立運動方程的方法等。

2.單自由度體系振動

單自由度系統(tǒng)的無阻尼自由振動、有阻尼自由振動、簡諧荷載作用下動力響應、周期荷載作用下動力響應、一般動力荷載作用下動力響應、按頻域分析的方法等。

3.多自由度體系振動

多自由度體系的質量、剛度和阻尼矩陣、多自由度體系自由振動、動力響應分析的振型疊加法、無阻尼強迫振動動力響應、有阻尼強迫振動動力響應等。

4.動力響應計算的數值方法

動力響應分析的龍格-庫塔方法、動力響應分析的威爾遜θ法、動力響應分析的紐馬克β法等

5.大型結構動力特性計算

結構特征值問題的基本概念，計算結構特征值問題的多項式迭代法、向量迭代法、子空間迭代法等

6.結構動力學在工程中的應用

主要教材及參考書目

1．[美]克拉夫RW，彭津J著.結構動力學.王光遠譯.科學出版社，1981.

2．劉昭培等.結構動力學.天津大學出版社.1989年.

3．唐友剛.高等結構動力學.天津大學出版社.2002年.

土力學方面：

1．土的物理力學特性指標及其對土體工程性質的影響

2．土的滲透特性及滲透穩(wěn)定

（1）達西定律

（2）滲透變形的類型及判別方法

3．有效應力原理

4．土力抗剪強度指標的室內試驗方法

（1）各種排水條件下的直剪試驗：原理、步驟、結果整理

（2）各種排水條件下的三軸試驗：原理、步驟、結果整理

6．土的壓縮性

（1）室內壓縮試驗：原理、步驟、試驗曲線、結果整理

（2）各個指標之間的關聯及常見取值范圍

7．太沙基一維滲流固結理論

8．分層總和法計算地基的最終沉降原理、基本假定、方法及誤差分析

9．土壓力不同土壓力理論的基本假定、計算方法及誤差分析

10．土坡穩(wěn)定

邊坡穩(wěn)定計算的常用方法

影響邊坡穩(wěn)定性的因素

11．地基承載力

（1）淺基礎地基承載力的常用計算方法

（2）影響地基承載力的因素

081500水利工程、0815J1風能工程、1201Z2工程管理（報考導師為水利工程學科導師）專業(yè)的3001專業(yè)綜合測試形式為面試，以下為面試大綱。

1.“專業(yè)綜合測試”時間20分鐘。

2．“專業(yè)綜合測試”考核小組由3-5名具有高級職稱的同領域（二級學科）專家（一般應具有博導資格）及1名秘書組成。

3．“專業(yè)綜合測試”內容包括學術基礎和前沿知識兩部分，滿分100分，低于60分為不合格。

（1）學術基礎（50分），重點考核考生所取得的創(chuàng)新成果和科研經歷，考生應突出自己的研究成果、主要參加的科研項目、發(fā)表的論文和參加的學術會議等。采取考生介紹和老師提問的方法。老師根據考生所取得成果的創(chuàng)新性、投入的精力、工作態(tài)度、科研能力、學術水平等方面打分。

（2）前沿知識（50分），考生對所報考博士專業(yè)中某一研究方向（或導師提前1周通知考生哪一研究方向或考生自選，例如“進水口漩渦研究”，但必須不同于考生的碩士論文題目）的國內外研究狀況進行綜述，考生應基本了解該研究方向所取得的最新成果、研究手段、存在的問題、發(fā)展趨勢等，并列出參考文獻。采取考生介紹和老師提問的方法。老師根據考生對該研究方向狀況的理解程度打分。

4．考生應按照“專業(yè)綜合測試”內容的要求制作PPT并進行介紹，介紹時間10分鐘。

082400船舶與海洋工程專業(yè)、1201Z2工程管理（報考導師為余建星）的2001專業(yè)基礎測試科目為2227船舶與海洋工程前沿基礎理論，考試形式為筆試，以下為該科目考試大綱。

船舶與海洋工程前沿基礎理論考試大綱：

系統(tǒng)掌握船舶工程或海洋工程的前沿基礎知識與基本原理，并且具有綜合運用基本理論分析和解決工程實際問題的能力。

1、基礎知識包括現代運輸船舶或海洋石油平臺種類及其發(fā)展趨勢、船舶或海洋工程結構優(yōu)化設計的目標函數或約束條件。

2、船舶與海洋工程系統(tǒng)分析與風險管理方向限選：船舶與海洋工程系統(tǒng)分析與風險管理方向包括熟練、系統(tǒng)地掌握工程項目經濟評價的基本知識、計算指標與方法應用、不確定性分析的基本概念、計算方法及其應用、船舶與海洋結構物設備更新分布的相關的理論與計算，并且具有綜合運用基本理論分析和解決工程實際問題的能力。

3、船舶與海洋工程結構動力分析方向限選：船舶與海洋工程結構動力分析方向包括單自由度系統(tǒng)振動的基本概念及分析方法；非簡諧載荷作用下結構動力響應的計算方法，結構的瞬態(tài)響應分析；建立多自由系統(tǒng)振動方程的能量方法，時域響應分析方法，振型的正交性，動力響應計算的直接方法；分布參數系統(tǒng)振動方程的建立，振型的正交性，模態(tài)迭加方法求振動響應；單自由度系統(tǒng)隨機載荷作用下結構動力響應計算的基本概念與方法，包括窄帶載荷模型和白噪聲載荷模型激起的動力響應計算；水中小尺度桿件波浪力計算及動力響應計算的基本概念和方法。

主要參考教材

1、余建星等編，工程結構可靠性原理及其優(yōu)化設計，中國建筑工業(yè)出版社，2013

2、唐友剛，高等結構動力學，天津：天津大學出版社，2002

3、余建星等編，工程經濟，中國建筑工業(yè)出版社，2004年。

4、聶武、劉玉秋，海洋工程結構動力分析，哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2002

5、克勞夫、彭津著（美），王光遠譯，結構動力學，北京：科學出版社，1981

082400船舶與海洋工程專業(yè)、1201Z2工程管理（報考導師為余建星）的3001專業(yè)綜合測試形式為面試，以下為該科目面試大綱。

1.敘述風險評估的一般過程。

2.列舉常用的風險分析方法。

3.陳述常用的風險接受準則。

4.如何衡量風險值。

5.列舉船舶與海洋工程中常見的風險源。

6.針對船舶與海洋工程中常見的風險源，提出相對應的風險控制措施。

7.以船舶與海洋工程專業(yè)為例，闡述如何組織完成科研項目。

8.列舉船舶與海洋工程結構常見的損傷破壞類型，并詳細論述常用的計算方法和選擇依據，并闡述各種計算方法之間的差別。

9.簡述船體結構強度分析的一般過程

10.簡述船體與海洋工程結構疲勞分析的方法

11.簡述海洋工程結構的載荷特征

12.海洋結構大尺度與小尺度構件在載荷計算上有哪些不同？

13.說明靜力問題與動力問題的主要區(qū)別

14.針對你了解的船舶與海洋工程軟件，簡述軟件的功能

15.固定海洋結構與浮式結構特征與受力的區(qū)別

16.簡述浮體運動的分析方法

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