考虑中间主应力影响的土中孔扩张问题精确相似解

由于莫尔库仑模型不能考虑中间主应力对材料屈服的影响，本文使用双剪统一强度理论，考虑中间主应力的影响，并同时考虑土体的剪胀和应变软化特性，给出了柱孔或球孔扩张问题的精确相似解答。算例表明，中主应力对计算结果影响显著，与不考虑中主应力影响结果相比，考虑中主应力影响时塑性区半径明显减小，极限扩张压力明显增大，同时土的应变软化和剪胀特性对相似解结果也有很大影响。     

同心层状土体柱孔扩张弹塑性解

考虑到目前多在均质土中应用圆孔扩张理论,提出同心层状土体中柱形孔扩张的弹塑性解析解。该解答基于统一强度理论和非相关联流动准则,采用应力跌落模型模拟岩土材料的软化特性并引入对数应变考虑土体大变形效应。通过对比不同弹性模量组合、软化程度、土层界面半径以及统一强度理论参数,分析扩张压力和柱形孔扩张引起的应力场的影响规律。结果表明：同心层状土体的弹性模量组合对扩张压力影响显著,对于内层弹性模量较大的组合,极限扩张压力比峰值扩张压力小;相同扩张压力作用下,土体软化程度越高扩张率越大;土层界面半径存在需要考虑两种土体相互作用的临界值;统一强度理论参数对扩张压力有一定影响,极限扩张压力随统一强度理论参数的增大而增大。     

亚塑性模型晶粒间应变参数研究

亚塑性模型是近年来提出的一种新的岩土本构模型,该模型不合屈服准则和破坏准则等概念,仅用一个张量方程来描述土体的耗散特性、塑性流动及剪胀特性等.亚塑性模型存在一个缺点:在小应变时,应力与应变之间出现锯齿现象.为了消除此现象,Niemunis与Herle提出了晶粒间应变概念,从仿真结果可以看出,与晶粒间应变相关的参数对计算...     

考虑应变软化的T－bar承载力CEL有限元分析

通过欧拉－拉格朗日（Coupled Eulerian － Lagrangian ,CEL）大变形有限元对不考虑应变软化的 T形触探仪（T－bar）承载力系数进行计算,其计算结果与已有塑性理论解和 RITSS（Remeshing and Interpolation with Small Strain ,即在小变形有限元的基础上通过网格重剖分和应力插值技术实现大变形有限元分析）的计算结果均吻合较好,验证了 CEL 计算模型的可靠性。在 ABAQUS 有限元平台的基础上进行二次开发,编写应变软化子程序计算出考虑应变软化的 T－bar 承载力系数,其计算结果与 RITSS 吻合较好,验证了应变软化子程序的可靠性。对 T－bar 周围土体的软化程度和流动机制分析发现,应变软化使土体抗剪强度减小的同时还改变了土体的流动机制,这两个因素的综合作用导致 T－bar 的承载力系数减小,从而揭示了应变软化对 T－bar 承载力系数的影响机理。     

湿陷性黄土的结构性参数本构模型

本文通过黄土的三轴剪切试验，基于综合结构势的概念，建立了一个能够反映湿陷性黄土含水状态、应力状态和应变状态影响的结构性参数数学表达式。将结构性参数引入剪应力剪应变关系分析中，得到了考虑黄土结构性的应力应变关系。试验揭示了湿陷性黄土具有剪缩剪胀性，表明应力比与剪缩剪胀应变比之间具有良好的线性关系；固结围压越大，剪缩剪胀临界点的应力比越大，含水率越大，剪缩剪胀临界点的应力比越小。最终，建立了反映黄土结构性变化、应力应变软化与硬化、剪缩剪胀变形特性的本构模型。通过本构关系描述湿陷性黄土的应力应变发展过程，得到了与试验结果一致的变化曲线。     

考虑剪胀性和应变软化的粉细砂双屈服面本构模型

针对上海粉细砂不存在唯一临界状态线的特点,对传统的砂土本构模型进行了改进,提出了一个能合理描述粉细砂剪胀性和应变软化特性的弹塑性本构模型.该模型采用双屈服面形式,可同时反映剪切变形及压缩变形机理.模型对传统修正剑桥模型中的剪胀性公式进行了改进,考虑了反映塑性体积应变由正转为负时对应的特征状态应力比与初始有效围压的相关性.为了描述应变软化特性,提出了一个利用残余状态应力比和峰值应力比的应变软化公式,可较为合理地反映粉细砂的应变软化特性.通过对上海粉细砂的多组试验结果模拟,验证了本文模型的合理性和有效性.     

加筋土应力应变和强度特性的试验研究

用编织布和砂性土复合成的加筋土，在三轴剪切仪上，分别对不同强度，层数筋材的加筋土试样进行试验。探讨加筋土应力，应变和抗剪强度特性。通过对试验成果分析得出：加筋材料约束土体的横向变形；加筋土的抗剪强度和纯土比明显增大，其原因是使加筋生产凝聚力；加筋土抗强度值与筋材抗拉强度和层数有关，随筋材强度，层数增加而增大；筋材在较大应变时才能表现出来，在较小应变时向乎没有作用。     

考虑黏土应变软化的锚板承载力数值分析

在海上风荷载、波浪荷载等受力条件下,因为循环荷载导致塑性剪应变不断积累,锚板的承载力会发生应变软化现象,考虑黏土应变软化的锚板承载力分析对指导海洋工程实践有重要意义。首先采用有限差分程序FLAC中的摩尔库伦模型计算了锚板在黏土中的极限承载力,计算结果与已有研究结果吻合较好;进而,采用FLAC中的应变软化模型考虑黏土的应变软化特性,计算了单调荷载情况下锚板的承载力软化曲线,锚板残余承载力系数与土重应力叠加法计算得到的承载力系数理论值吻合较好,表明FLAC中的应变软化模型能够较好的反映黏土的应变软化特性。更多还原     

非饱和土柱形孔扩张的统一弹塑性解

为了研究非饱和土扩张引起的土体力学响应,对现有非饱和土孔扩张解答进行优化,基于非饱和土统一强度理论和孔扩张理论,合理考虑中间主应力效应和基质吸力的影响,建立了非饱和土柱形孔扩张的统一弹塑性解,并对其进行了可比性分析、与现有解的对比验证和参数分析,得出中间主应力、基质吸力及扩孔效应的影响规律。研究结果表明:由于基质吸力的存在,非饱和土极限扩孔压力较饱和土更高;不考虑中间主应力影响的Mohr-Coulomb解答过于保守,极限扩孔压力偏小;整个扩孔过程中,扩孔压力随着扩孔半径的增大而增大,增长速率逐渐减缓,最后趋近于定值,达到极限扩孔压力。由于考虑了中间主应力效应、非饱和特性等工程实际情况,研究成果可为桩基扩孔等工程设计提供有益的参考。     

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。     

黄河堤防粉土增湿变形特性试验研究

对黄河堤防粉土增湿变形特性进行了试验分析,认为:①土料试样在不同的压力下浸水,从膨胀转变为湿陷的界限压力值为330 kPa,当压力值小于25 kPa时,该土样的膨胀量较大;②击实土样的制备含水率对于增湿后膨胀变形的影响很大,在工程实际中应在大于或小于最优含水率时进行试验研究;③不同的粉土土质具有不同的增湿变形特性,应根据工程实际情况,分别针对不同的土质进行增湿胀缩变形试验。     

基于分叉理论的轴对称条件下岩石变形带分析

引入变形带描述轴对称状态下岩石应变局部化现象.采用通用形式的本构模型,基于分叉理论探讨了剪切带、压缩带和膨胀带3种变形带的出现条件,详细分析了轴对称状态下临界硬化模量和变形带方向角随本构参数的变化特性,发现现有的分叉理论分析不能预测压缩带和膨胀带是受所选用的本构模型的限制;同时在轴对称条件下,不管是采用关联还是非关联流动法则,预测到压缩带或膨胀带只能在软化阶段才能产生;而当采用非关联流动法则时,在特定范围内,预测到剪切带可以在硬化阶段产生.最后采用高孔隙岩石本构模型,分析了高孔隙岩石变形带角度随围压的变化规律,结果表明:岩石变形带的角度随围压的增大而减小;高孔隙岩石脆延转化是以压缩带的形成作为过渡,低围压下表现为脆性剪切带破坏,当围压达到临界围压后,随着围压继续增加,压缩带将会变得难以形成,宏观上表现为延性破坏.最后与已知试验结果进行对比,结果表明本文理论能合理描述岩石的应变局部化现象,预测结果与试验观察结果相符.     

剪切带形成过程中的边界约束和加载速度效应

基于有限变形理论，研究了正常固结藤森黏土的边界约束效应和加载速度效应。用中井的子负荷面本构关系模型模拟土体的变形和强度特性，并对该模型采用高精度的欧拉向后应力积分算法。在土体表面不需要人为地假定任何形式缺陷的情况下，得到了两种形式的剪切带模式。在慢速加载条件下，端面约束较强的试样形成2条共轭型剪切带；端面约束较弱的试样，形成单一型剪切带。而在快速加载条件下，则没能形成明显可见的剪切带。通过研究剪切带及其附近土体单元的体积变形发现，即使是正常固结的黏土，在剪切带的局部化过程中也会出现一定程度的应变软化和体积膨胀现象，而靠近剪切带附近的单元则出现一定的卸载情况。同时指出，利用考虑柯西应力的转动张量影响的单元分叉条件，可以为土体的剪切带局部化分析提供大量有用的信息。     

滑带土含水率与力学参数关系试验研究

为研究降雨型滑坡滑带土力学性质的变化规律,通过三轴剪切试验,在不同含水率下对某滑坡滑带土的应力-应变关系、抗剪强度与变形模量以及强度指标进行了初步研究。研究表明,含水率对滑带应力-应变关系发展模式影响显著。当含水率小于塑限时,应力-应变关系的发展模式为弹性变形→应变硬化→出现峰值→应变软化,出现剪切破坏面;而当含水率大于塑限时,应力-应变关系发展模式基本上是应变硬化,出现鼓胀破坏。随含水率增大,滑带土抗剪强度降低,可分为3个阶段:塑限含水率以前,抗剪强度变化不明显;塑限含水率至17%(液限与塑限含水率的平均值附近)时,抗剪强度下降速率最大;随后变缓。随含水率增大,滑带土黏聚力降低,近似符合双线性关系。     

三轴压缩条件下灰岩力学特性试验及力学模型研究

以重庆武隆地区二叠系灰岩作为研究对象,通过三轴试验对该地区的灰岩屈服强度、峰值强度、残余强度与围压的关系进行了探讨。根据塑性力学的相关理论,将灰岩0～15MPa围压下的应力-应变曲线划分了孔隙压密、弹性、屈服、软化以及流塑5个变形阶段,提出了灰岩各阶段的力学模型。并且特别讨论了灰岩力学模型屈服和软化2个代表性阶段。在屈服阶段,利用主应变作为重要参数,结合Mises和Mohr-Coulomb屈服准则,建立了屈服阶段的非线性本构方程;在软化阶段,根据Mohr-Coulomb屈服准则和塑性软化理论,推导出了软化阶段的本构方程。结果表明,所建立的本构方程和试验结果相吻合,具有较高的准确性和实用性,可为类似的边坡稳定性研究提供重要的参考价值。     

基于修正主应力旋转理论的抗滑桩桩间土绕流计算方法

桩间土绕流验算是抗滑桩设计三大验算流程之一,研究绕流计算方法对于在保证抗滑桩工程稳定安全的前提下,提高设计精度、节省资金具有重要意义。为弥补现有"拱结构物"假设理论的不足,引入Terzaghi松动土压力理论,建立Terzaghi松动土压力与桩间距的关系以及修正主应力旋转理论。并在Ito塑性变形理论假设基础上提出塑性变形理论适用的上限与下限桩间距,结合修正主应力旋转理论与Terzaghi土拱计算理论建立了极限桩土荷载分担比计算模型,根据所提模型计算结果获得了桩土荷载分担比与土体性质、桩间净距的关系。然后与数值模拟的计算结果进行了对比分析,并提出了桩间土绕流验算方法:定义桩间土稳定性系数为极限桩土荷载分担比与实际桩土荷载分担比之比,稳定性系数大于1表示桩间土较稳定,不发生绕流。     

长期循环荷载作用下粉质黏土动力特性及相关模型修正

循环荷载长期作用特征直接影响着粉质黏土的动力变形特性及土体结构的稳定性。运用SDT-10型动三轴仪对饱和粉质黏土进行高达20 000次的循环振动,分别控制固结围压、动应力比和振动频率,研究不同荷载条件下粉质黏土的塑性应变、残余孔压特性。研究结果表明:3项荷载条件都对土体的累计塑性变形和残余孔压有至关重要的影响。累计塑性应变在动力荷载持续作用下不断累积,曲线呈现出S型和J型,运用改进的种群增长模型以及改进的指数模型分别能很好拟合累计塑性应变随振动次数的发展规律,随围压、动应力比的增长呈正相关变化,随频率的增加呈反比下降。残余孔压比在正弦波的振动下不断增大,运用改进Seed孔压模型能在一定程度上模拟残余孔压变化规律,随动应力比、频率的增加而增大,随围压的增加而减小。研究成果深化了动力条件下黏土变形特性的认识,为循环荷载长期作用下土体的强度衰减和变形预测提供借鉴和参考。