Hoek—Brown准则在黑泉水库边坡稳定中的应用

详细介绍了最新的Hoek-Brown屈服准则,并结合黑泉水库边坡工程,基于强度折减法计箅边坡安全系数,与等效Mohr-Coulomb屈服准则数值模拟对比,得出基于Hoek-Brown屈服准则的模拟计算结果与Mohr-Coulomb屈服准则的一致并且正确的结论.与Mohr-Coulomb屈服准则相比,Hoek-Brown屈服准则采用基于应力水平的塑件流动法则,更好地体现了节理岩体的变形和破坏机理,可有效反映岩体的非线性破坏特征,更加接近工程实际,适于节理岩体的强度计算及稳定性分析.     

基于Sheorey岩体强度准则对等效Mohr-Coulomb强度参数的推导

引入基于RMR岩体分级指标的Sheorey岩体强度准则,根据σ1-σ3平面上用线性Mohr-Coulomb(M-C)强度准则对非线性准则进行拟合的原则,利用最小二乘法推导出相应的等效M-C强度参数,并给出等效强度参数的通用表达式,方便利用Sheorey准则评价岩体的强度及稳定性。之后,通过一个算例比较了Sheorey准则与HoekBrown准则的M-C等效强度参数。分析结果表明,两准则的等效强度参数具有良好的吻合度。     

指标变换值表示的水安全评价的普适指数公式

适当设定水安全指标的参照值和指标值的变换式,并对各指标值进行了变换,使得以变换值表示的不同指标皆"等效"于一个规范指标,从而不同指标的水安全评价指数公式皆可以用该"等效"指标相应的指数公式替代。在满足设定的优化准则条件下,采用猴王免疫进化算法对公式进行优化,分别得到优化后对23项水安全指标皆适用的5个水安全评价的普适指数公式。对所获公式的可靠性进行理论分析以及对其实用性进行效果检验后,其评价结果与其他方法评价结果相一致,并与实际相符合。结果表明:水安全评价的多种形式的普适指数公式皆具有形式简洁、计算简便和普适通用的特点。     

基于等效电流量测变换的电力系统状态估计方法

针对输电系统和配电系统量测类型多的特点，采用了以等效电流量测变换技术来求解电力系统状态估计的方法，并推导了基于等效电流量测变换状态估计的具体求解过程。文中将各种类型的量测变换为等效电流量测进行状态估计，同时根据误差理论将原始量测的权重也对应变换成等效电流量测的权重。理论分析和算例结果表明，利用等效电流量测变换技术进行状态估计快速、有效、实施方便，符合当前电力系统在线应用的实际要求。     

损伤模型在界面元方法中的应用

界面元方法只需考虑界面上的正应力和剪应力，因此通常采用低抗拉的Mohr-Coulomb屈服准则。考虑到Mohr-Coulomb准则不能模拟材料的破坏过程，故本文在界面材料的本构关系中引入了损伤变量，利用标量形式的等效应变衡量材料的受损程度，因而可以有效地模拟材料损伤后应力逐渐减小的过程。与最大拉应力准则相比，损伤方法更能体现材料屈服后实际承载力的弱化过程。数值算例结果与试验结果吻合，证实了本方法在数值模拟方面的正确性。以拱坝作为工程算例，计算变容重加载时坝体损伤变化趋势，并与地质力学模型试验结果加以对比，研究其损伤演化和破坏过程。     

三种Mohr强度准则的对比分析

简述了Mohr-Coulomb强度准则、抛物线型Mohr强度准则和双曲线型Mohr强度准则,并采用3种高应力下岩石的真三轴试验结果对这3种强度准则进行对比分析。研究结果表明在高应力条件下,硬岩的试验值与Mohr-Coulomb强度准则和双曲线型Mohr强度准则的预测值均比较接近。Mohr-Coulomb强度准则是线性强度准则,双曲线型Mohr-Coulomb强度准则是非线性强度准则,因此,可认为双曲线型Mohr强度准则更适合用于描述高应力条件下岩石的强度变形特征。     

岩石结构面抗剪强度MTS三轴试验方法研究

尝试在电液伺服岩石试验系统(MTS)上对无充填岩石节理试件进行三轴试验,该试验方法可利用一个结构面试样获得多组抗剪强度数据,克服了结构面直剪试验取样困难、试验结果离散性大等缺点,方法更为简单、快速。在此基础上,除对每一试件的试验结果按线性Mohr-Coulomb准则获得摩擦角和内聚力外,还对比分析了线性Mohr-Coulomb准则拟合、幂函数拟合和非线性Barton公式拟合结果,并对提出的试验方法进行了可靠性验证,最后分析了试验方法的适用范围。幂函数拟合和Barton公式拟合能够反映岩石节理剪切强度的非线性特征,优于Mohr-Coulomb准则;当0.01<σ_nj/JCS<0.3时,幂函数拟合和Barton公式拟合岩石结构面剪切强度比较可靠,而当σ_nj/JCS>0.3时获得的剪切强度偏高。     

指标变换值表示的水安全评价的普适指数公式

为了建立普适、通用的水安全评价的指数公式，在适当设定水安全指标的参照值和指标值的变换式，并对各指标值进行变换基础上，用变换值表示的不同指标的某类水安全评价指数公式皆可以用一个“等效”指标相应的水安全评价指数公式替代。在满足设定的优化准则条件下，采用猴王免疫进化算法对公式进行优化，分别得到优化后对23项水安全指标皆适用的5个水安全评价的普适指数公式。对公式的可靠性进行了理论分析和实用性进行了效果检验，其评价结果与其他方法评价结果相一致，并与实际相符合。结果表明：水安全评价的多种形式的普适指数公式皆具有形式简洁、计算简便和普适通用的特点。     

流体输运公式的数学分析方法

文章介绍了流体输运公式的传统推导方法，即微分极限定义的方法，并给出了由沈阳大学研究的全微分多重积分变换的方法。文中对两种方法进行了比较，利用流体输运公式给出了恒定流连续性方程、能量方程及动量方程。     

监测网的零类设计与可靠性质量准则

导出了监测网附加参数的估计公式，根据广义逆与基准的关系，及广义逆中的不变量，得到监测网的附加参数估计和可靠性质量准则均匀不变量，与基准的选择无关。此结论利于监测网的零类设计和质量评价。     

基于ABAQUS对D-P准则 剪胀角的讨论

为了更好地描述岩土材料的强度特性,在M-C准则的基础上出现了D-P准则,在有限元软件ABAQUS中得到了广泛应用。但是D-P准则的参数选取不当,有可能导致计算结果误差较大,为此本文分析了D-P准则的基本特性,给出了平面应变条件下基于非关联流动法则的D-P屈服准则与M-C准则的匹配公式,从而可以得到剪胀角在0~之间的数值,继而研究剪胀角对坝体—地基体系的影响。     

Von Mises 屈服准则雅可比矩阵的显式表达及收敛性分析

增量塑性理论中,雅可比矩阵是描述材料应力增量-应变增量关系的矩阵,是有限元程序编译的重点。现有商用有限元软件常采用隐式表达形式编译,因变量与自变量之间的函数关系体现不直观。本文基于弹塑性力学理论,推导了Von Mises 屈服准则雅可比矩阵的显式表达。采用 Fortran 计算机语言编写了UMAT子程序与ABAQUS软件联立求解。通过实例与隐式表达的计算对比,显式表达的计算精度与隐式表达一致,计算收敛性较好。由弹塑性雅可比矩阵的一般形式推导出的Von Mises屈服准则的显式表达雅可比矩阵,力学概念清晰,也便于程序编译。     

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。     

应力洛德角变化影响的研究

本文提出的土体弹塑性应力 应变关系的完全应力增量表述，可把应力洛德角变化对土体应力 应变关系的影响归因于应力增量中广义剪分量引起的剪切屈服与剪胀。同时也给出了纯应力洛德角变化引起的土体塑性变形(排水)与孔压生成(不排水)的计算式。具体算例与有关实验定性一致。     

基于塑性体积应变的梯度塑性理论研究

首先介绍了2种基本类型的梯度塑性理论以及两者间的差别,然后在材料的屈服函数中考虑硬化参数的梯度项,引入了梯度塑性理论的一般本构关系。考虑到岩石材料的特殊性,以塑性体积应变为内变量,在Drucker-Prager屈服模型中引入该内变量的梯度项,建立了岩石的一种内变量梯度塑性模型;在经典塑性理论基础上推导了塑性体积应变的表达式,得出了分析岩石应变局部化的增量本构关系。最后在平面应变状态下分析单向受力时岩石应变局部化状态,推导出了应变局部化带宽度的表达式,并且得出了带宽随局部化带参数变化而变化的结论。     

一个适用于深基坑开挖的三维各向异性模型

现场地基中的土体一般处于Ｋ0(土体静止侧压力系数)固结状态，基坑开挖时坑底土体在卸荷作用下有时会处于三轴拉伸状态。采用剑桥模型，因弹性区偏大，导致计算精度较差；采用关口—太田各向异性模型，实测资料表明预测的变形偏大，且屈服面上有奇异点。本文在修正剑桥模型基础上，提出了修正各向异性模型，然后利用变换应力法将修正各向异性模型从三轴试验的轴对称应力状态扩展至一般应力状态。新模型(三维各向异性模型)采用的SMP准则(松岗元“空间准滑面”准则)，与扩展Mises准则(米塞斯准则)相比，能较好地反映深基坑工程中坑底土体在三轴拉伸状态下的强度和变形特性以及土体的初始应力各向异性，预测的坑底隆起变形比较可靠。     

再论粗粒土剪胀性模型

 介绍了2种堆石料大型三轴试验和平面应变试验的试验成果。假设土的应变分为弹性应变和剪胀应变,弹性应变与应力间服从广义虎克定律,剪胀应变服从Rowe剪胀方程,弹性泊松比为常数,完整地建立3参量Kp,Kq,G与应力关系式,初步提出了一种新的非线性剪胀模型,给出了模型参数的整理方法,论证了一般非线性弹性模型中泊松比的力学意义。试验表明,剪胀性模型能够很好地模拟堆石料的应力应变曲线,对于同一种堆石料,由三轴试验和平面应变试验得到的模型参数除强度指标外,其它参数有很好的一致性,并给出了2种堆石料的模型参数。该模型是一种力学概念明确,简单实用的非线性剪胀模型。     

混凝土材料的广义非线性强度理论

在广义非线性强度理论的框架下,结合混凝土材料的力学特性,将混凝土材料的强度特性分解为相互独立的四个方面分别描述,进而建立了混凝土材料的广义非线性强度理论。该理论在主应力空间的偏平面上涵盖了从下限SMP曲线到上限Mises圆之间的所有区域,子午面上的破坏曲线为幂函数形式;共有四个材料参数,均具有明确的物理意义,并给出了参数的确定方法。通过与国内外学者已取得的四组混凝土材料的真三轴试验结果比较,表明了本文提出的混凝土材料的广义非线性强度理论可用于多种混凝土材料,合理计算其多轴强度。     

基于全过程曲线循环加卸载的岩石塑性硬化软化模型研究

基于不同围压下的岩石三轴全过程循环加卸载试验成?撸掷氤隹占渌苄灾饔Ρ洌谇显黾铀苄岳砺壑械哪持炙苄杂不蛉砘睿芯柯鉓ohr-Coulomb屈服准则的强度参数在初始屈服、峰前硬化及峰后软化全过程中随塑性参量的动态演化规律。通过试验数据整理分析,发现岩石破坏过程中在塑性硬化阶段内摩擦角、剪胀角有一个先增加后跌落的过程,而黏聚力在塑性硬化和软化阶段均减小这一规律;并采用非线性函数对该规律进行拟合回归,得到了内摩擦角、剪胀角和黏聚力等强度参数以塑性参量为函数变量的演化模型;将该规律应用于拉格朗日数值分析中,模拟了室内大理岩试件破坏过程中的应力-应变关系曲线特征。研究表明,基于岩石全过程循环加卸载试验的力学模型能较好地描述大理岩的塑性硬化塑性软化的力学行为,具有一定的理论意义和工程应用价值。     

非线性模糊随机损伤研究

从损伤形成的宏、微观机理出发揭示了损伤演化的模糊性和随机特征并提出了损伤泛函成立于模糊、随机双层数学覆盖之下进而构建了研究广义损伤泛函的广义非确定空间。提出了非线性损伤发展所依据的初始应力场；基于三种典型模糊损伤分布：降半分布、秋千分布、组合秋千分布提出了平面应变下服从随机分布的各向异性初始模糊随机损伤场及其广义FPDF(Fuzzy Probabilistic Density Function)、FCDF(Fuzzy Cumulative Distribution Function)数学模型，并基于初始模糊随机损伤有效张量给出粘-弹-塑性初始损伤应力场的模糊随机数值模型。提出并构造了损伤矢量临界值算法并基于此推导了平面应变条件下的损伤有效张量及模糊随机有效弹性矩阵族；由损伤材料粘-弹-塑性应变率演化通式提出了基于修正Mohr-Coulomb损伤破坏准则的粘-弹-塑性模糊随机损伤本构模型。基于指数型损伤发展方程推导了粘-弹-塑性模糊随机损伤变化率方程并构造了对应随机数字特征算法模型。就土方开挖的损伤增益特征提出了基于阶段取土过程的开挖破损及回弹扰动随机矢量算法并借助凝聚损伤荷载矢量提出并构造了基于模糊衰减模型的模糊随机损伤增量方程及其随机数字特征，实现了对粘-弹-塑性模糊随机损伤增量方程卸载模型的全面阐述。考虑场内参数的空间离散及随机变异特征借助本文提出的非线性模糊随机损伤力学模型就某典型基坑工程开挖进阶过程中的损伤演变及广义可靠性进行了深入探讨，过程揭示了模糊随机损伤模型可以根据场内结构及材料强度耗散情况随时对损伤分布做出调整，以充分反映材料细观粒子间的凝聚或断裂造成的岩土结构宏观方面硬化-屈服-破坏-重分布-愈合等复杂力学性征，得到的规律性认识对于实现岩土工程全面化、精确化分析研究有重要意义。