循环荷载下软黏土的各向异性边界面模型

在各向同性边界面理论框架中,通过引入各向异性张量,提出了适用于描述循环荷载作用下软黏土各向异性的边界面本构模型。本模型通过初始固结应力状态确定各向异性张量的初始值,并通过各向异性张量的旋转硬化准则反映循环荷载作用下各向异性的演化。同时,在映射准则中,将映射中心由固定改为可移动,以反映循环荷载作用下土体的滞回特性。从而将一般边界面模型扩展,使其可描述复杂应力状态下饱和软黏土的动力特性。通过与上海软黏土的室内循环三轴试验结果以及文献中相关试验结果的比较,验证了所提出的本构模型的合理性。     

基于HSS模型与MCC模型的深基坑降水开挖变形分析

在施工过程中基础、隧道和基坑周围土体除少数区域发生明显塑性变形外,其他大部分区域土体均处于小应变状态(10-2%~10-1%)。本文采用PLAXIS和ABAQUS有限元软件,土体本构模型分别采用HS-Small模型和MCC模型,模拟基坑降水开挖,对基坑变形结果进行对比分析。结果表明,修正剑桥模型由于未能考虑土体小应变特性,基坑位移变形模拟结果相对HS-Small模型偏大,弯矩模拟结果偏小。在进行敏感环境下的基坑降水开挖问题的数值模拟时,应采用能考虑土体小应变特性的本构模型,如HSS模型。     

土体各向异性弹塑性模型的改进

指出剑桥模型不能反映具有初始各向异性的天然地基的变形特性;关口太田模型通过采用新的应力比,能从一定程度上反映初始各向异性。在修正剑桥模型和关口太田模型的基础上,对p-q平面上的硬化轴和屈服轨迹形状再次调整得到改进模型。分别采用剑桥模型、修正剑桥模型、关口太田模型及修正关口太田模型对地基变形进行有限元数值分析,在计算结果的基础上对各种模型所形成的柔度矩阵进行比较,验证了改进模型的有效性。     

用修正剑桥模型研究超固结土的变形特性

在原有的塑性体积应变状态量外,对修正剑桥模型的屈服函数引入描述超固结黏土变形和强度特性的状态量,以进一步改进修正的剑桥模型以应用于超固结土的变形特性研究.并给出该状态量的演化规则.通过对各种不同超固结比的三轴压缩和伸长剪切试验结果的验证表明,本文改进的三维修正剑桥模型能合理地反映不同超固结比黏土在三轴压缩和伸长条件下的变形及强度特性,同时,本文预测结果和中井子负荷面模型的预测结果基本一致.     

一种新型结构性土三维本构模型

在NAKAI等基于应力张量t_(ij)和修正剑桥模型建立的能够描述中主应力影响且适用于描述正常固结土强度和变形规律的三维本构模型的基础上,通过引入能够描述土体密实度的状态变量ρ和土体黏结效应的状态变量ω,提出了适用于描述结构性土强度和变形规律的新型结构性三维本构模型。这一模型具有以下特点:结构性土三维本构模型在正常固结土的三维本构模型的基础上仅增加一个材料参数的情况下能够较好地描述三维应力状态下试样排水与不排水剪切特性、固结特性、围压对应力路径和应力应变曲线的影响及平均应力、偏应力增大时出现的应力路径可逆性等特点。应用新型结构性土三维本构模型对粉质黏土的固结试验和三轴剪切试验进行模拟计算,验证了其在模拟结构性土特征方面的可行性。     

基于GDS的土体侧向卸荷变形试验研究

利用英国进口的GDS标准应力路径三轴测试系统对南京地区有代表性的粉质粘土进行了等向固结-侧向排水卸荷试验研究,得出土体侧向卸荷时轴向应力-应变之间关系。根据应力-应变关系曲线性状,在修正剑桥模型的基础上,运用弹塑性理论,推导出土体在保持轴压不变侧向卸荷条件下的轴向应力-应变关系模型,模型的理论计算结果与试验结果吻合较好。更多还原     

K_0固结真三轴仪的研制及试验研究

提出了一种能对试样进行Ｋ＿０固结的应力一应变式真三轴仪，该仪器在Ｋ＿０固结阶段采用恒应力控制，并不允许试样侧向变形；而在剪切阶段则采用等应变速率控制。通过利用该仪器所进行的一系列Ｋ＿０固结真三轴试验表明，该仪器结构合理，性能良好，并且操作方便，能使试样在无侧向变形条件下发生固结，并能够提供足够的独立三向主应力，从而为土体在三维性能状态下的本构关系以及各向异性研究提供有力的试验工具。     

Duncan模型若干修正适用性研究

为了深入分析Duncan模型推广的关键所在,通过平面应变这一常见情况,从理论和数值两方面考证三点修正以及在原Duncan模型基础上引入方开泽强度准则对土体的应力变形计算的影响,最后针对某一理想坝进行三维有限元分析。结果表明:前两点修正不足以弥补中主应力对切线弹模的影响,而第三点修正使弹模整体值减小;在Duncan模型中引入方开泽强度准则,能够较好体现中主应力对土体应力变形的影响。更多还原     

横观各向同性土强度与破坏准则的研究

建立横观各向同性土的破坏准则必须考虑其应力水平和材料横观各向同性的综合影响。本文通过分析横观各向同性土的试验规律，基于横观各向同性土的强度随SMP面（空间滑动面）和沉积面的夹角减小而变小这一假设，建立横观各向同性土的峰值强度表达式。提出了一个关于横观各向同性土的峰值强度和应力张量函数的各向异性变换应力张量。在各向异性变换应力空间，横观各向同性土体被认为是各向同性材料。将变换应力与SMP准则结合，建立了横观各向同性土的三维破坏准则。分别采用具有横观各向同性的 Santa Monica 海滩砂土和 San Francisco 海湾黏土真三轴试验数据验证了该破坏准则的合理性。预测结果与试验结果的对比表明，本文提出的横观各向同性破坏准则能够合理的描述横观各向同性对土体强度特性的影响。     

基于平面应变下扩展SMP准则的土体强度公式

基于扩展的SMP准则和佐武的平面应变状态,推导建立了适合各种应力状态下的一般黏性土体的平面应变强度公式.将不同地区的黄土进行平面应变试验和三轴压缩试验,并将两种试验得到的强度参数进行了比较.试验结果表明所提出的强度公式具有一定的参考意义.     

考虑非线性强度的无限长土坡渐进变形模拟

利用平面应变条件下均质无限长土坡坡土的应力分量,考虑坡土破坏的非线性特征,借鉴黏塑性理论过应力模型,通过拟定坡土滑移速度与黏塑性应变率之间的关系式,基于Cam-Clay模型推导出非线性Mohr-Coulomb破坏准则下坡土滑移速度和位移的显式表达式。针对2个边坡实例进行计算分析,结果表明:计算值与边坡实测数据和前人的研究成果吻合良好;非线性破坏准则的3个强度参数对无限长土坡的渐进变形有显著影响,随着非线性参数c₀减小、m增大、σ_t减小,边坡渐进变形逐渐增大,剪切层深度也不断增加。     

土工袋加固软土地基现场荷载试验的数值模拟

为预测土工袋加固后软土地基的变形特性,采用弹塑性有限元法对某一土工袋加固后的软土地基承载力试验进行了模拟,将袋子张力的作用等效为附加应力作用在土骨架上,即在修正Cam clay模型中将土工袋的黏聚力cT转换为土性参数σ0,从而可以把土工袋加筋土当成素土来计算。计算结果表明:该方法将土工袋加筋原理与有限元算法有机结合,较采用杆单元模拟土工袋的计算方法简单;数值模拟计算值与试验实测值(变形、土压力、孔隙水压力)基本一致,验证了该土工袋数值模拟方法的合理性。     

土体结构性数值模拟及应用研究

随着现代地基原位取土技术的发展以及对土体微观结构认识的提高,越来越多的研究认识到未扰动状态下的自然原状土与重塑土相比其力学特性存在显著差异。为研究土体结构性的影响,在剑桥模型基础上考虑超固结与结构性状态变量因素的影响,在上下负荷面剑桥模型理论框架下,通过三轴压缩试验对结构性土的受力响应特性进行了模拟试验研究,对受结构性因素影响下土体的屈服过程、可压缩性、在循环加载作用下超孔隙水压的发展以及相应状态变量演化规律进行了详细对比分析。试验研究结果表明:与重塑土相比,结构性土的加载响应存在明显的屈服软化过程,加载过程中伴随着结构性的破坏表现出更高的可压缩性且更容易导致动力液化的发生。在对土体结构性详细研究的基础上,通过数值模拟桩柱结构在自然地基环境下的地震响应,对结构性因素对结构动力响应的影响进行了研究分析。研究结果表明:由于更高的非线性以及可压缩性特征,自然原状土地基在地震作用下能够引起更高的超孔隙水压,加速土体力学强度的衰减进程,进而表现出更大位移响应以及震后塑性位移,直接影响结构的稳定与安全。研究结论加深了对自然土体结构性的认识,可为高结构性自然原状土地基条件下的结构受力分析与设计提供参考。     

超固结因素影响下桩柱结构地震响应

地震荷载作用下饱和地基的循环加载响应以及动力液化问题成为地震工程研究中的重要课题。为更好研究饱和地基在考虑超固结因素下的影响及其在循环加载下的演化规律, 在下负荷面剑桥模型理论框架下分别通过排水和非排水三轴压缩试验对循环加载下土体的加载响应进行数值模拟研究。在以上研究基础上, 基于ADINA81平台开发负荷面剑桥模型本构关系模块, 建立两相饱和地基下的桩-土耦合体系的动力非线性有限元数值模型, 对不同模型下桩柱结构的地震响应进行了数值模拟对比研究。研究发现在下负荷面剑桥模型下结构的动力响应数值模拟结果介于弹性模型与经典剑桥模型之间, 考虑超固结因素影响后, 地基表现出更好的抗液化特性与更高的承载能力, 能改善结构的动力响应与受力状况。     

用大变形有限元对土体静力触探的数值模拟

采用大变形有限元和简单的接触面理论，数值模拟了静力触探的探入过程．比较了用弹性模型、修正的剑桥模型和砌块体模型的大变形模拟计算结果，表明考虑土体结构强度的砌块体模型的大变形模拟结果较优．     

修正剑桥模型在真空预压土体强度研究中的应用

基于修正剑桥模型里的临界状态模型,用临界状态来描述土体的不排水剪切强度,利用现场实测数据反推不排水剪切强度公式中三个参数的值,可以得到三轴条件下不排水剪切强度的理论公式。并且通过现有的现场实测数据考察了该不排水剪切强度公式的合理性,计算结果与现场实测数据基本吻合,验证了本文提出的公式能够较好地预测基于临界状态模型的不排水抗剪强度。即适用于温州工程现场区域土体性质的不排水抗剪强度的计算公式,可在类似工程中推广与应用。     

考虑土应变软化及剪胀特性的大应变球孔扩张的问题

以Mohr-Couloub屈服准则和不相关联的流动法则考虑土体屈服塑性流动和剪胀特性，用对数应变来描述土体的变形，给出了球形孔扩张问题的弹塑性解析解。分析了剪胀和软化程度对球孔扩张时的应力、位移、塑性区半径及极限扩张压力等方面的影响，并将大、小应变理论的结果进行了比较。结果表明：在扩张压力较大时，用小应变理论会引起很大误差，因此考虑大应变非常必要；相同扩张力作用下，土的软化程度越高，扩张率越大；土的剪胀角越小，则扩张率越大。土的软化和剪胀特性还影响极限扩张压力，软化越严重，极限扩张压力越小；剪胀角增大，极限扩张压力随之增大。     

基于统计损伤理论的德鲁克-普拉格岩石强度准则的修正

德鲁克-普拉格强度准则是目前岩石力学中广泛应用的岩石强度准则之一，其计算结果较为保守，与实际存在差距，为此本文深入探讨了其修正方法。研究方法是在前人岩石损伤软化统计本构模型研究的基础上，通过探讨不同围压条件下模型参数与围压的关系,对模型进行修正，然后，根据岩石屈服或破坏的概念，利用岩石变形软化全曲线的极值特性，采用多元函数求极值的方法建立岩石强度理论，从而对德鲁克-普拉格岩石强度准则进行修正。修正后的德鲁克-普拉格准则能反映体积应力、剪应力、中间主应力和最小主应力对岩石强度的影响，同时还可以反映岩石强度莫尔包络线的曲线特征，它与试验结果吻合良好。工程实例计算表明，该强度准则能更好地反映工程实际。