锚–土界面剪切蠕变试验及其经验模型研究

为了研究土层灌浆锚杆锚–土界面剪切蠕变特性,提出了一种新颖的锚–土界面蠕变试验方法,并设计制作了相应的试验装置。通过分级加载蠕变试验,得到了锚–土界面剪切蠕变曲线,采用"陈氏加载法"将分级加载曲线转化为分别加载曲线。分析试验结果发现,锚–土界面衰减蠕变阶段的位移–应力关系采用幂函数、位移–时间关系采用改进双曲线函数拟合效果最好。由此建立了适合锚–土界面衰减蠕变阶段的经验蠕变模型,该模型可更好地拟合并预测衰减蠕变曲线。同时,在该衰减蠕变模型基础上,引入Kachanov损伤因子考虑加速蠕变损伤,建立了适合锚–土界面加速蠕变阶段的加速(损伤)蠕变模型。     

宁波软黏土流变特性试验及蠕变模型研究

针对现场原状软黏土采用分别加载方法,开展三轴固结排水蠕变试验,研究原状土样的蠕变曲线和应力-应变等时曲线的变化规律;基于Caputo分数阶微分算子理论和Mittag-Leffler函数理论,引入Koeller弹性黏壶元件,建立了修正的Merchant蠕变本构模型,并对试验数据进行拟合分析,结果表明:宁波地区软黏土在达到蠕变强度前,可近似看作非线性黏弹性体;相比传统Merchant模型,修正Merchant模型拟合精度高、误差性小,更适合表征宁波软土的蠕变特性。     

流变模型在建筑地基沉降预测中的应用

以一高层建筑为例,对其地基土进行了一维固结蠕变试验,分析试验结果可知土体变形包含弹性变形、粘弹性变形、粘性变形。因此用Burgers流变模型对试验数据进行拟合,拟合结果发现Burgers模型对地基土粘弹性变形阶段的描述较差,对Burgers模型进行修改,加入Kelvin体形成扩展的Burgers流变模型,采用扩展模型对试验数据进行拟合效果较好。最后将扩展的Burgers流变模型用于该建筑地基的沉降计算,结果显示:模型计算结果与实测结果有较好的一致性,说明在研究建筑地基沉降问题时考虑地基土的流变性质是必要的。     

考虑注浆压力影响锚–土界面剪切蠕变Kriging模型

锚–土界面剪切蠕变特性直接关系到锚杆支护系统的长期锚固性能,而工程锚杆施工中通常采用的压力注浆对锚固体–土体界面蠕变特性有重要影响。为研究不同注浆压力下的锚–土界面剪切蠕变特性,本文利用自主研制的压力注浆装置制作了不同注浆压力下的锚杆微元体试样,利用自行设计制作的锚–土界面剪切蠕变特性测试系统对试样进行分级加载,获得了不同注浆压力下的锚-土界面剪切蠕变全过程曲线,利用"陈氏加载法"将蠕变全过程曲线转化为分别加载蠕变曲线,并采用等时曲线法获得不同注浆压力下的锚–土界面长期抗剪强度。为提高建模精度,提出了将蠕变试验曲线经对数转换后来建立蠕变模型的方法,并引入Kriging法,建立了考虑注浆压力影响的锚–土界面剪切蠕变Kriging模型。通过所建模型的预测结果与试验结果对比分析发现,本文方法建立的锚–土界面剪切蠕变模型,其拟合和预测精度均很高。     

粘性土振动蠕变的动单剪试验研究

本文通过对粘性土振动蠕变的动单剪试验的分析研究，得出了粘性土在长期振动荷载作用下土的应力－应变关系及其随时间变化的规律和动力性质．     

岩体弹塑粘损伤力学模型及其工程应用

由于岩体受开挖卸荷作用，导致岩体损伤以及质量的进一步裂化，因此，有必要考虑岩体的损伤蠕变。将岩体损伤作为一种元件来考虑，将其和弹性元件、塑性元件和粘性元件串并联建立一种岩体弹塑粘性损伤力学模型。根据建立的力学模型，推导模型的本构方程，分析其蠕变特性，并得到该模型的等效蠕变模量的计算式。将其应用于工程实际中；并将所得结果与实测数据进行比较，其变形趋势相近。     

土的内变量蠕变模型研究

土的蠕变是指在常值应力作用下土的变形随时间而持续增长的现象。沿用传统连续介质力学理论,在土蠕变性质的研究中,人们普遍采用与时间相关的蠕变速率描述土的蠕变行为。然而 在 工程实际中,土体往往要经历复杂的加卸载过程,并经历不同应力应变状态下的蠕变过程。在此复杂条件下,各个蠕变过程的土的内部结构不同,继续采用传统连续介质力学理论描述土的蠕变行为就遇到了困难。与传统连续介质力学理论不同,内变量理论是一种采用材料内部结构变量（即内变量）描述材料性质的一种理论。据此,提出了土的内变量蠕变模型,该模型采用土的不可恢复应变作为土变形过程中的内变量。模型不但可以反映土所受外部荷载对蠕变行为的影响,而且可以反映材料的内部结构变化对蠕变行为的影响。为验证模型的合理性,开展了复杂条件下砂土和黏土的蠕变性质试验,详细讨论了应力和不可恢复应变对土蠕变性质的影响。此外,还讨论了 内变量蠕变模型与传统幂函数蠕变模型参数 之间的关系,并提出了一种可以加快蠕变试验的方法。通过研究发现：土的内变量蠕变本构模型可以反映复杂条件下土的蠕变性质。     

考虑初始应变的成都黏土分数阶导数经验蠕变模型

以成都黏土为研究对象,通过蠕变试验发现黏土变形包括瞬时弹性变形及蠕变变形,蠕变以衰减蠕变和加速蠕变为主,并且在第二级加载后具有显著初始应变。基于分数阶导数理论构建了应变时间的分数阶数学关系,采用双曲线关系构建了应力应变数学关系,并最终建立了考虑初始应变的成都黏土分数阶导数经验蠕变本构模型。通过模型的拟合验证,发现分数阶导数蠕变模型对各组蠕变试验的拟合规律一致,拟合系数均大于0.98,拟合初始应变与蠕变试验数据吻合,分数阶阶数n在前三级加载时均小于1,最后一级加载时大于1,表明在蠕变模型中考虑初始应变参数是有必要的,本文蠕变模型可有效反映成都黏土的非线性蠕变性质。因此,分数阶导数经验蠕变本构模型可有效地描述成都黏土蠕变全过程。     

珠江三角洲软土特性研究

根据在珠江三角洲内收集到的近千年软土土样的试验成果，对其基本物理、力学指标进行了统计和分析，并根据实测资料和室内试验成果，分析了软土的非线性特征和蠕变特性，通过非线性弹粘性模型的计算，分析了蠕变特性对软土地基变形和孔压消散的量化影响。     

软粘土路基三轴蠕变特性试验及模型研究

针对软粘土路基累积蠕变沉降变形的特点,开展可塑土、软塑土路基开展三轴固结不排水蠕变试验,确定软粘土路基抗剪强度,得出不同围压下软粘土破坏偏应力,为三轴固结不排水蠕变试验分级加载提供依据。鉴于软粘土非线性蠕变特性比较明显,以围压100 kPa下软粘土的蠕变试验为例,结合最小二乘法的拟合分析,建立了以幂函数为应力-应变关系,以双曲线函数为应变-时间关系的蠕变方程。该蠕变力学模型能够更好地反映和预测竹城公路软土蠕变特性。     

基于RBF神经网络的红黏土–锚固体界面蠕变模型

红黏土–锚固体界面蠕变特性是评价锚固红土边坡长期稳定性的关键。为进一步研究红黏土–锚固体界面剪切蠕变特性,利用自制的土–锚界面剪切蠕变性能测试系统展开蠕变试验。通过分级加载方式,获得了不同应力水平下的界面剪切蠕变全过程曲线,并利用"陈氏加载法"将蠕变全过程曲线转换成为分别加载曲线。选用部分应力水平下的蠕变试验结果作为学习样本,通过对样本有监督地学习,建立了红黏土–锚固体界面剪切蠕变的RBF神经网络模型,并将所建模型对未参与建模的蠕变试验结果进行预测。结果表明模型具有良好的拟合和预测性能。     

考虑滑体粗粒土蠕变性质的边坡长期稳定性研究

针对滑体粗粒土开展了三轴蠕变试验,采用Singh-Mitchell蠕变模型能较好地拟合试验结果。分别采用长期强度下摩尔库伦模型、Drucker-Prager与Singh-Mitchell弹塑蠕变耦合模型,通过有限元软件计算和研究二维理想边坡的长期稳定性。结果表明,滑体土蠕变对边坡的长期稳定性有重要影响;采用长期强度下摩尔库伦模型比弹塑蠕变耦合模型,边坡变形更大,计算结果偏保守。     

板岩蠕变特性试验研究与模拟分析

在XTR01型微机控制电液伺服试验机上对南水北调西线工程中的板岩进行不同围压与轴压下的三轴蠕变试验。蠕变过程中，随着轴压的不同，板岩产生衰减蠕变与稳态蠕变两种过程，可通过六元件的广义弹黏塑性模型进行较好的描述。该模型包括H体、Bingham体和VP体，由该模型建立本构方程，并用板岩的蠕变试验数据拟合出对应元件的参数。拟合效果与试验数据比较吻合。同时，对板岩蠕变过程中蠕变率的变化情况也进行相关的拟合，显示出板岩蠕变率逐步减小到稳态蠕变的过程，取得较好成果。这些对今后分析板岩的变形具有较好的指导意义。     

水泥土桩锚荷载-位移曲线拟合研究

基于工程现场加筋水泥土试桩锚静载实测资料,对粘性土中端部扩大型加筋水泥土桩锚上拔荷载-位移曲线进行了优化拟合分析,针对其承载特性,选用了生物领域的Richards数学模型。对6根现场试验桩锚的拟合表明,Richards模型的拟合精度高,相关系数R为0.98443~0.99849,平均值达0.99291。该模型对粘性土中端部扩大型加筋水泥土桩锚的拟合效果比双曲线模型、幂函数模型都要好。结果表明,Richards数学模型针对粘土中端部扩大型加筋水泥土桩锚上拔荷载-位移曲线的拟合是较为精确和可靠的。     

软土蠕变-固结特性及计算模型研究

根据国内外研究动态和实际工程的迫切需求，对软土蠕变—固结特性、计算模型、模型的数值求解方法和工程应用等进行了系统的研究，探讨了土工应力—应变模型、流变模型和固结模型的耦合机理，建立了实用的非线性弹粘性固结模型。研究表明，软土在任一时刻的变形都可以分解为瞬时变形和蠕变变形，其中，瞬时变形也呈现比较明显的非线性特征；土体变形的时效性由固结特性和粘滞特性共同决定，应力水平低时以固结变形为主，反之，土体的变形主要来源于剪切蠕变；土体的蠕变变形与孔隙水压力的消散有关，在同样的条件下，土体渗透性越差，蠕变变形越大；对于有厚度的土层，土体的次固结是在主固结过程中同时发生：土的蠕变对应力和应变的影响程度取决于土体的排水条件，当地基排水不良时，应力水平将随时间增高，变形计算中若不考虑蠕变特性将可能忽略地基潜在的失稳趋势。所以，考虑蠕变特性不仅是对计算结果的修正，而且是对工程安全性的重新评价。通过对有代表性的实例的计算和分析，验证了计算模型的合理性和结论的正确性。     

成都黏土三维非定常分数阶蠕变模型

文章以成都御龙山信和基坑项目为背景,进行成都黏土的三轴蠕变试验,并分析其蠕变性质,发现蠕变包括衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变三个阶段。通过元件模型理论和分数阶微积分理论,构建了五元件蠕变模型,并推导了三维条件下的蠕变本构模型;同时,考虑到蠕变过程中土体的结构特性,将土体弹性模量和黏滞系数非定常化,分别建立了二者与应力和时间的函数关系,并最终构建了参数非定常的三维蠕变本构模型。通过对模型拟合验证分析,发现构建的模型与三轴试验条件下的试验数据拟合度高,可以很好地反映成都黏土的蠕变特性。因此,文章构建的三维蠕变本构模型是科学合理,并具有一定先进性的。     

非饱和粘土路基平衡湿度空间分布特征及预估

通过室内外试验探讨了非饱和粘土路基平衡湿度沿道路横断面的空间分布特征，并基于非饱和土力学基本理论，采用滤纸法测定了不同含水量土样的基质吸力，标定了反映含水量与基质吸力单值函数关系的土水特征曲线模型，建立了大气降水/蒸发影响区以外非饱和粘土路基平衡湿度的预估方法。研究结果表明，近中央分隔带和路肩处的上部路基土的平衡湿度受大气降水/蒸发的影响显著；大气降水/蒸发影响区以外的路基土平衡湿度主要受控于地下水位的影响；Fredlund&Xing模型可较好地表征非饱和粘性路基土湿度和基质吸力的相关关系，模型参数拟合结果具有较高的可靠性；地下水位控制区粘土路基平衡湿度预估结果与试验测试值之间具有较高的一致性，预估方法合理可靠。     

浅析武汉经济技术开发区老粘性土胀缩性

本文主要以试验手段为基础，从微观和宏观两方面对武汉经济开发区范围内的老粘性土胀缩性进行统计分析，确定了老粘性土的工程性质，为该区的工程设计提供了比较可靠的依据。     

粘性土的微观结构分析技术研究

重点介绍了工程粘性土微观结构研究方面的一些新技术、新成果和新发展,主要包括供扫描电镜(SEM)分析用的处理高含水量土样的冷冻刀切干燥法、定量评价粘性土微观结构的图象处理技术、测定粘性土粒间胶结物化学成分的EDX技术和无损伤探测土体内部结构的CT技术.     

坑底饱和粘性土蠕变特性对基坑稳定性影响研究

通过对基坑底饱和粘性土蠕变特性的研究,提出了考虑被动土体的水平基床比例系数随时间指数衰减的模型.结合某工程实例,分析了在饱和粘性土的影响下围护墙的变形与坑底暴露时间的关系,结果表明:在坑底暴露期间,墙体的最大位移位于开挖面附近,暴露21天内,围护桩的位移和弯矩增长速度较为明显,21天后位移和弯矩的增长趋于稳定。