Effect of intermediate principal stress on strength of soft rock under complex stress states

A series of numerical simulations of conventional and true triaxial tests for soft rock materials using the three-dimensional finite difference code FLAC3D were presented. A hexahedral element and a strain hardening/softening constitutive model based on the unified strength theory（UST） were used to simulate both the consolidated-undrained（CU） triaxial and the consolidated-drained（CD） true triaxial tests. Based on the results of the true triaxial tests simulation, the effect of the intermediate principal stress on the strength of soft rock was investigated. Finally, an example of an axial compression test for a hard rock pillar with a soft rock interlayer was analyzed using the two-dimensional finite difference code FLAC. The CD true triaxial test simulations for diatomaceous soft rock suggest the peak and residual strengths increase by 30% when the effect of the intermediate principal stress is taken into account. The axial compression for a rock pillar indicated the peak and residual strengths increase six-fold when the soft rock interlayer approached the vertical and the effect of the intermediate principal stress is taken into account.     

中间主应力对金属悬臂梁承载力的影响

基于双剪统一强度理论使用显式有限差分方法对矩形截面金属悬臂梁承载力的中间主应力影响进行了计算分析。通过分析发现,极限状态下悬臂梁的塑性应变的分布非规则圆扇形,而是接近对称三角形分布。中间主应力对悬臂梁承载能力的影响与梁的厚度有关。平面应力情况的悬臂梁比平面应变的中间主应力影响要低,平面应变情况下中间主应力对金属悬臂梁极限承载力的影响与梁的长度无关,平面应力情况下中间主应力影响随梁长度的增加呈先增大后减小而后趋于恒定的趋势。     

考虑统一强度理论的黄土二元介质模型研究

针对饱和黄土的本构模型进行研究,引入统一强度理论,确定了应力不变量形式的统一屈服准则.分析了黄土的强度构成,解释了黏聚强度和摩擦强度变形中发挥过程,结合二元介质模型基本理论,确定了黄土的胶结元和摩擦元两种参考介质的模型以及破损参数,采用等效应变原理,建立了黄土的二元介质本构模型,并分析了模型参数的确定方法,采用黄土的三...     

膨胀性泥岩的非线性强度变形特性试验研究

膨胀性泥岩在不同围压下的固结不排水三轴试验的结果表明泥岩的应力应变关系呈应变软化特性,峰值强度、残余强度及残余强度比均随围压的增大而增大.根据应力应变关系的试验结果,分析了膨胀性泥岩的割线模量和发挥内摩擦角,结果表明割线模量和发挥内摩擦角均随围压的变化而变化,且拟合了割线模量和发挥内摩擦角与应变的关系.     

基于双剪理论的饱和/非饱和渗流边坡稳定性分析

根据Bishop非饱和有效应力假定建立了适用于非饱和土的双剪统一强度理论。基于非饱和土双剪统一强度理论使用二维显式有限差分程序FLAC,以某边坡模型试验为例,考虑土体强度的中间主应力效应及渗流的影响,分析了地下水位升降导致的饱和/非饱和渗流条件下边坡稳定性分析问题。饱和及非饱和渗流的计算分析均说明忽略中间主应力效应的计算结果与边坡模型试验结果不相符。地下水位下降过程中,按相关联流动法则计算得出边坡只存在一条滑动面,而非相关联流动法则计算结果显示边坡存在多条滑动面。     

双剪统一弹塑性有限差分法在金属结构中的应用

双剪统一强度理论及其弹塑性有限差分方法引入到金属结构的数值模拟中,对金属结构强度及金属加工等问题的研究具有实际意义。简要介绍双剪统一强度理论和拉格朗日有限差分方法的理论基础,推导双剪统一弹塑性有限差分格式,并利用C++语言编写动态连接库文件载入FLAC中进行计算。分别计算分析厚壁圆筒受均匀内压和中心带孔铝板的拉伸两个问题并与有限元法的计算结果进行比较,通过两个算例的计算结果说明拉格朗日有限差分方法的计算精度与有限元软件差别不大,双剪统一弹塑性有限差分方法能够运用到金属结构的数值分析研究中来,并且双剪统一强度理论可以适用于抗剪强度与抗拉强度之比为0.500和0.667之间的金属材料,使其在金属结构数值分析中的应用范围更加广泛。     

基于FLAC3D的空间滑动面准则计算格式与实现

 通过求解一元三次方程得出塑性因子 ,推导空间滑动面(SMP)准则在FLAC3D中的计算格式。基于FALC3D提供的二次开发平台,通过编制C++代码形成dll文件,将SMP准则导入FLAC3D中,实现在FALC3D软件中SMP准则的二次开发,并给出编程基本过程。通过进行真三轴数值试验、厚壁圆筒受内压的解析解与数值解的对比、边坡稳定性的计算验证模型开发的可行性。分别采用莫尔–库仑准则和SMP准则分析一边坡稳定性,得出SMP准则与莫尔–库仑准则计算边坡稳定有相似的破坏过程,由于SMP准则考虑了中间主应力对材料屈服面的影响,前者的安全系数高于后者;在相同折减系数下,边坡的塑性区和位移量均小于莫尔–库仑准则计算的结果。     

隧道开挖对桩基影响的有限元分析

基于黄土地层情况,采用邓肯~张的非线性本构模型,运用同济曙光程序软件,建立了隧道、桩与土相互作用的二维有限元模型,讨论了黄土地层中盾构隧道开挖对邻近桩基础的影响规律。     

粘性土的弹粘塑性本构方程及其应用

从常规试验成果出发，用弹粘塑性应力－应变－时间本构方程来描述粘性土的剪胀特性和时间效应。并采用Ｐｅｒｚｙｎａ的粘塑性方程，结合关联和不相关联流动法则，建立应力－应变－时间关系，对粘性土的有效应力路径特别是塑性区的剪胀特性和应力－应变关系的时间依存性进行了数值模拟计算，得出了与试验相近的结果。通过计算结果和试验结果的对比分析，探讨了该计算模型的合理性和可行性。     

黄土地下隧道开挖对周围土体变形的影响分析

以西安地铁一线工程为背景,基于黄土力学参数,运用岩土工程数值分析软件FLAC3D,进行了黄土地层地下隧道开挖对周围土体变形影响的计算机模拟分析。根据黄土场地的实际条件,建立了隧道的计算模型,利用FLAC3D程序,模拟了黄土隧道开挖过程中前期支护条件、后期加固措施等因素对隧道内部地表、拱顶、侧墙以及地上建筑物沉降的影响程度和塑性区、位移的分布规律。可为黄土地区的地下工程建设提供一定的参考。