非饱和膨胀土的弹塑性本构模型研究

Alonso(1999)提出的膨胀土模型存在着微观结构参数难以确定的缺点。本文在阐述膨胀土干湿循环试验后,对膨胀土的结构特征进行了分析,并研究了膨胀土的微观变形机理。认为膨胀土宏观上的胀缩塑性变形是由两部分塑性变形组成,一部分是微观结构层次中集聚体胀缩变形耦合后形成的微-宏观结构耦合变形,另一部分是宏观结构塑性变形。由此,本文改进了膨胀土模型,利用宏观结构层次的参数和微-宏观结构变形耦合参数t计算前部分变形,而后部分变形仍按低塑性非饱和土的弹塑性变形计算。最后通过计算实例表明:模型的结论与试验相近。     

对“非饱和膨胀土的弹塑性本构模型研究”讨论的答复

非常感谢李培勇先生对“非饱和膨胀土的弹塑性本构模型研究”一文(以下简称“原文”)的讨论和关注,结合讨论稿对原文中的两个问题,答复如下:(1)微-宏观结构变形耦合参数t的确定。膨胀土的胀缩机理很复杂,其中与膨胀变形相关的因素有:集聚体弹性变形、组成粘土矿物的亲水力、粘土颗粒的电性及离子交换能力等;与收缩变形相关的因素有:集聚体的粒度分布、粘土矿物类型、粒度排列特征等[1]。为此,原文指出参数t涉及的因素较多,如“组成集聚体的矿物物理化学性质、形成集聚体的结构类型和宏观结构层次的颗粒之间排列特征等”。在一定荷载作用下的膨胀土干湿循环试验中,集聚体的矿物成分、水溶液成分和外部环境是不变的,而集聚体大     

基于SFG模型的非饱和膨胀土本构模型研究

Gens和Alonso提出了非饱和膨胀土本构概念模型(G–A模型),将土体膨胀分为微观层次和宏观层次,能够预测土体变形趋势。但G–A模型框架内建立的膨胀土模型参数多且难确定。在SFG模型的框架下,推导膨胀土的中性加载面(NL屈服面)方程,建立了膨胀土本构模型。该模型以总变形来反映土体微观层次变形,不再区分微观层次和宏观层次的结构变形,减少了非饱和膨胀土本构模型的参数。试验数据和数值模拟结果表明,中性加载屈服面和膨胀势曲线基本一致。通过与膨胀土的膨胀试验结果对比,本模型数值计算结果和试验结果较吻合,证实了所提模型的正确性。     

膨胀性非饱和土的双尺度毛细-弹塑性变形耦合模型

从宏观和微观角度,在已有的膨胀性非饱和土的双尺度本构模型BExM和湿陷性非饱和土的毛细-弹塑性变形耦合模型的基础上,发展和建立了一个可预测膨胀性非饱和土的毛细滞回和力学行为耦合的双尺度本构模型.模型考虑了土体微观结构的体变及其对宏观结构行为的影响,以及毛细和力学行为之间的耦合作用.对已有的膨胀性非饱和土的常净应力下吸力循环试验进行预测,预测结果表明该模型能够定量地描述膨胀性非饱和土的毛细和力学行为.     

膨胀性非饱和土水力和力学性质的弹塑性模拟

Alonso等人提出的非饱和土弹塑性本构模型(BBM),不能用于预测膨胀性非饱和土的力学性质。现有的膨胀性非饱和土的弹塑性模型(BExM),其微观参数及微宏观变形的转换关系确定非常困难。从宏观角度,在已有的非膨胀性非饱和土水力特性和力学性质耦合的弹塑性本构模型的基础上,发展和建立了一个可预测非饱和膨胀土的水力特性和力学特性的弹塑性本构模型。模型引入不同形状的等孔隙比线与屈服线,并考虑了变形对土水特性的影响。对已公开发表的非饱和膨胀土的试验结果进行预测,包括常净应力的吸湿试验,吸力不变的等向压缩试验及三轴剪切试验。预测结果表明该模型能够定量的描述膨胀性非饱和土的水力和力学特性。     

干湿循环作用下击实膨胀土胀缩变形模拟

击实膨胀土在干湿循环作用下产生的胀缩体变可以分解为一个随含水率或吸力改变而同步变化的可逆性分量和一个主要产生于干湿循环过程初期的不可逆性分量。可逆性干湿体变来源于组成土骨架的黏土微观结构变形的可逆性,主要由当前吸力或含水率的变化确定。不可逆性干湿体变分量与干湿循环引起的土的宏观结构的不可逆变化有关,其大小依赖于当前状态与平衡状态的宏观结构的差异。分别给出了可逆性和不可逆性干湿体变分量的数学描述,结合低塑性非饱和土的BBM模型,提出了一个适用于击实膨胀土的实用本构模型。该模型的参数数量少且易于确定。通过对试验结果的模拟,表明本模型比经典的膨胀土BExM模型的模拟效果更好,更易于实用。     

非饱和膨胀土的结构模型和力学性质的研究

 博士学位论文摘要　主要研究了膨胀土的结构模型和力学性质, 取得了以下几方面的成果:(1) 建立了膨胀土微结构的数学模型, 运用分形几何理论研究膨胀土的粒度分布和膨胀土微孔隙表面的特征; 建立粒度分布的分维与膨胀土的成因类型、膨胀特性、力学特性的相关关系; 研究了粒度分布的分维与压力(围压) 的关系, 随着围压增加, 粒度分布的分维增大。(2) 根据非饱和膨胀土微结构的分形模型, 导出了其水份特征曲线方程, 并由此得到了非饱和膨胀土的导水规律与含水量的相关公式。(3) 建立了膨胀土的结构性强度理论。根据工程实践提出了结构性凝聚力和结构性内摩擦角的概念,结构性内摩擦角和结构性凝聚力是指原状非饱和膨胀土的内摩擦角和凝聚力。对于膨胀性不强的膨胀土,结构性内摩擦角与饱和膨胀土的有效内摩擦角相等; 结构性强度是由非饱和土的溶质吸力和基质吸力引起的强度。根据非饱和膨胀土的结构模型, 建立非饱和膨胀土的结构性强度理论; 用非饱和土三轴仪研究了非饱和膨胀土的强度特征, 并用试验结果证实了非饱和土的结构性强度理论。(4) 分析了膨胀力与含水量和干密度的相关性, 讨论膨胀力对地基承载力的影响, 修正了太沙基承载力公式, 使之适用于膨胀土地基。(5) 建立了膨胀土的膨胀变形的相关公式。用压缩仪研究了宁夏膨胀变形特征, 建立了膨胀量与压力和初始含水量的相关公式; 膨胀变形的机制是膨胀矿物与水之间的相互作用, 运用这个机制解释了膨胀变形的试验结果; 建立了膨胀变形的物理模型, 很好地解释了膨胀变形的试验结果。(6) 建立了膨胀土的弹塑性本构模型。在饱和土的弹塑性本构关系中增加吸力作为独立的应力状态变量, 从而得到非饱和土的通用弹塑性本构关系; 用椭圆2抛物线双屈服面研究了非饱和膨胀土的应力2应变关系; 用非饱和土的三轴试验研究了非饱和膨胀土的本构模型, 得到非饱和膨胀土的LC 屈服面, P r～ us 屈服面, 用数值模拟方法计算了宁夏膨胀土的应力应变关系曲线, 与试验结果一致。     

考虑微观孔隙结构的非饱和土水–力耦合本构模型

非饱和土在应力和水力路径的作用下均会产生微观孔隙结构的变化,同时,不同的孔隙类型和结构也会对非饱和土宏观水力、力学特性产生不同的影响,尤其是在膨胀土、压实黏土等双孔结构土中,这种影响尤为显著。以Wheeler建立的非饱和土水–力全耦合模型(GCM)为理论框架,引入有效饱和度来描述土体内部宏观和微观孔隙对水–力特性的不同影响,提出考虑孔隙结构影响的Bishop有效应力表达式,建立了各向等压状态下考虑微观结构的非饱和土水–力耦合本构模型,并实现了模型的预测功能。通过与非饱和土等向压缩试验结果的对比,初步验证了所建立模型的合理性和有效性。     

基于摩尔-库仑准则的膨胀土弹塑性本构模型及其数值实现

膨胀土的应力应变关系与含水量的变化有关,通过室内试验对膨胀土的变形、强度以及膨胀参数与含水量之间的关系进行研究,以湿度应力场理论为基础,提出了一个具有工程实用价值的基于摩尔库仑准则的膨胀土弹塑性本构模型。依据FLAC3D数值模拟软件所提供的二次开发程序,给出了该膨胀土弹塑性本构模型二次开发程序过程的基本原理以及模型的程序框图。结合渗流软件计算的湿度场分布,进行膨胀土基坑边坡实例验算,验证了该本构模型的正确性。     

季节冻土区非饱和膨胀土水–热–变形耦合冻胀模型

中国季节冻土区发育大面积深厚残坡积膨胀土,其特有的“冻胀融沉”“膨胀收缩”特性诱发诸多工程病害问题。针对季节冻土区非饱和膨胀土的冻胀变形机制问题,以延吉膨胀土为研究对象,开展了膨胀土冻胀特性试验研究,证明了膨胀土吸水膨胀特性对其冻胀特性有显著影响,据此提出了考虑相变动力区的非饱和膨胀土冻结-胀缩牵连机制。基于冻土多场耦合分析方法、结晶动力学理论,建立了非饱和膨胀土水-热-变形耦合冻胀模型FH＿ex＿Model,并予以验证。该模型能够反演出非饱和膨胀土冻胀过程中的冻胀变形分量和膨胀变形分量。此外,根据上述研究,建议在膨胀土工程场地中应当重视初冻期冻结作用诱发的高膨胀变形,同时稳定冻深以下区域的场地变形不容忽视。     

"读"与"展"

展览中心是一个城市甚至国家对外交流的平台之一,某种意义上说,展览中心以及展会的层次能体现当地经济发展的水平和地位。图书馆是精神世界的乐土,它的意义在于体现民众对文化知识的重视程度,体现对国民的精神层面的满足。展览中心和图书馆,乍看之下,两者并无多大瓜葛,但在2008年这个特殊时期的北京,随着中国国际展览中心二期工程和中国国家图书馆二期工程的相继竣工并投入使用,这两者的并置,从中似也能读出些许意味。     

“大”与“强”

三月,春风送暖,人们沉浸在“两会”召开的喜悦中。当温总理在《政府工作报告》中指出“我国工业总体规模已经不小,但产业层次和技术水平不高,促进工业由大变强是一项紧迫任务”的时候,我坐在会场,心情异常激动。它说明,早在13年前国家建材局提出的中国建材工业要走“由大变强,靠新出强”的道路,是正确的。这也勾起我对一段往事的回想……     

"大"和"快"

速度和效率是大工业化时代的标志."大"和"快"是当代中国建筑师普遍面临的问题:在席卷全国的建设大潮中,无论是建筑规模还是建设速度都是史无前例的.建筑师们所承担的工作,与膨胀的建设规模相对应的往往是被大大压缩的设计周期.但是,对发展指标和速度的追求却驱赶着中国建筑师们不得不"大"干"快"上!     

"趣城计划"中的"趣"与"城"

"趣城",尝试在城市公共空间中带来新的微型趣味空间,解决城市问题并提升公共空间品质.从字面意思来说,"趣城"首先就是"趣",方案要有趣,这不是一个传统意义上的"高大上"项目,而是对城市公共空间的另外一种解读,是一种轻型的空间提案,也是一个自下而上的空间策略.另外一个就是"城","趣城"项目针对是城市公共空间,尽管它的尺度很小,但是所有的出发点均基于城市角度,又是一种自上而下的城市策略.因此,我们认为"趣城"是一个非常特殊的城市空间实践项目,它尝试从中间往上下探索,是一种结合了极大尺度与极小尺度创新的实验.因此,有趣(Fun)且有效(Effective),这是我们开始思考"趣城"项目的最原始的出发点,每一个提案都要至少满足这两个最基本的要求.     

从“花园”、“广场”到“城”

十几年前,商品楼盘多喜欢称"花园"、"广场",那时还引出不少讥评,说你那不过是些楼房,怎么能这样叫呢?其实那称谓是从GARDEN和PLAZA译转过来的,一度在香港非常流行.     

境物之间

“即境即物,即物即境”,这是大舍为他们在北京哥伦比亚大学建筑研究中心举办的X-微展所起的名字.“即”意为接近,境是指“一个空间及其氛围的存在”,而物是指“建筑的实体”.[1]从题目中不难读出,大含将自己的建筑历程定义为对“境”与“物”这两个建筑本体主要构成元素的探寻.它像一个不断接近的过程,却因为目标与路径的迷惑而产生曲折与跌宕.这种情节也暗藏在这个命名中:“即境即物,即物即境”,词序的转换在这里有着特别的含义,它用一种简单而分明的方式体现出大舍在“境物”之间的权衡与选择.如果说,大舍早先的设计策略更倾向于“境”的营造,那么,他们近期作品中的一个新动向是“物”的构筑开始占据更重要的位置.这种变化戏剧性地体现在龙美术馆与大舍之前作品的强烈差异之上,在设计策略与建筑语汇背后,所隐含的是建筑师对于建筑本源价值与实现手段的不同思考.     

方太的“大方”与“小气”

8点15分,方太的上班时间,展厅接待主管谷陶已经在忙忙碌碌的做接待准备。今天的来宾是中国五金制品协会油烟机分会一行,共四十人,几乎网罗了全国的厨电知名企业精英人员,更不乏国内排得上名的厨电巨头。谷陶介绍,今天总共要接待五批客人,这是今天的第一批。     

"传统"与"现代"之间

本文对人们思想观念中关于“传统”和“现代”的种种误区进行了分析和探讨,对“传统”与“现代”的关系、传统文化的含义以及现代化的本质等问题予以深入的论述,进而针对当代中国城市和建筑发展中如何正确理解“传统”和“现代”,如何正确思考和处理二者之间的关系等问题提出了见解。     

"零利润工程"还是"陷阱工程"--对宁夏吴忠市"零利润工程"欠款的调查

2002年,宁夏吴忠市委市政府决定建设“民居工程”,以经济适用房为突破口聚集人气,加快新区建设。2002年9月,吴忠市政府决定成立民居办公室,明确提出按照“零利润工程”的开发原则,实行封闭运行。该项工程于2002年10月动工建设,2003年10月交付使用。然而,就是这样一项被当地政府称之为深得民心的工程,却被承建该项工程的建筑承包商及施工单位称之为“陷阱工程”,由此也拉开了承包商们旷日持久向当地政府讨要工程款的序幕。“零利润工程”仓促上马2002年8月28日,吴忠市政府通过常委会研究决定,在该市北郊开展实施“民居工程”计划,会议决定本…     

装载财富 压实人生——徐工新疆用户专访

在徐工新疆地区代理商伟业公司的会客室里,我见到了第一位采访对象——徐老板。憨憨的体型,黑黑的皮肤,浑身上下透着一种朴实,这是他给我的第一印象。聊起来之后,我渐渐发现徐老板朴实、率真之外更透着一种睿智。从做生意上来讲,他绝对是个有想法的人。十几年前,徐老板凑钱买了几台平板车,