砂土各向异性和不排水剪切特性研究

在不同应力路径下,进行三轴和扭剪不排水剪切试验,揭示砂土力学行为与应力路径和各向异性的关系,并对砂土的细观结构和各向异性进行量化.研究结果表明,砂土的力学特性受材料各向异性和应力各向异性耦合影响.砂土各向异性的量化研究和力学试验结果为后续本构模型发展提供了依据.     

砂土各向异性对挡土墙抗震性能影响数值分析

指出相同砂土在不排水三轴拉伸条件下测得的临界状态强度远低于在三轴压缩条件下的强度,这归因于土的各向异性.挡土墙在地震作用下变形与破坏的程度与填土的临界状态强度密切相关.正确估计土的强度对于评价挡土墙的抗震性能具有重要意义.对于受被动土压力作用的挡土墙,如果不考虑土的各向异性,可能会过高估计土的临界状态强度,即土液化后能够提供的被动土压力的大小,从而过高估计挡土墙的安全储备.对挡土墙抗震性能进行完全耦合有效应力分析,计算结果表明:对于受被动土压力作用的挡土墙,砂土内在各向异性对其抗震性能影响显著;对于受主动土压力作用的挡土墙影响轻微.     

饱和砂土场地在小震下的响应

水平场地地震响应分析是岩土地震工程实践中最重要的问题之一.深圳近年多次经历外围地震引起的小振动,因而研究场地在小震作用下的响应有特殊意义.利用香港科技大学离心机及双向振动台,进行饱和砂土场地的动力模型试验.观测模型在原型峰值加速度为0.07g的小震作用下,加速度、侧向位移、竖向沉降及超静孔压等方面的响应.发现在地震过程中,土体变形较小,超静孔压比也小于0.5,但超静孔压的变化使场地固有频率靠近输入地震波的频率,加速度的放大系数最大可达到3.67.分析结果表明,小震作用下场地虽不大可能发生液化,但在特定情况下,仍可能对上部结构造成破坏.     

堆石料的亚塑性边界面模型及其验证

 基于高莲士教授针对天生桥面板堆石坝灰岩所进行的堆石料在不同应力路径下的大型三轴试验结果, 提出亚塑性理论边界面模型参数的简捷确定方法。通过编制调参程序, 对堆石料典型三轴试验进行数值模拟, 与试验成果的对比表明, 模型能较好地反映各种复杂加载路径下堆石料变形性状。进而对恒应力比转折、恒应力比加卸载、平面应变试验等土体单元可能出现的复杂应力路径进行了预测, 对深入了解高围压下摩擦型材料的屈服及应力路径相关等特性具有一定意义。同时合理的模型参数为进行面板堆石坝的变形预测和数值仿真模拟奠定了基础。     

地下水位上升引起斜坡变形的完全耦合分析

降雨是导致斜坡破坏的主要原因。地表水冲蚀与渗入、地下水运动都可能引发松散斜坡破坏。地下水位上升和地下水在土中渗流引起土体应力状态变化是导致斜坡在降雨过程中或降雨后变形与破坏的关键因素。本文采用完全耦合有效应力分析程序和与状态相关的剪胀性砂土模型模拟斜坡因地下水位变化而发生的变形。通过逐步改变初始和终止地下水位间土单元中孔隙水的密度模拟地下水位上升的效应。完全耦合方法可以模拟孔隙水和土骨架间漂浮和渗透的相互作用。本文分别模拟松散斜坡、回填压实斜坡和填石斜坡等3种斜坡的性能。分析结果表明:填土密度和斜坡排水条件是影响斜坡因地下水位上升而变形和破坏的重要因素。     

砂土内在各向异性的本构模拟

基于砂土的应力-应变-强度关系受土骨架结构朝向和主应力方向间相对关系影响,相同状态砂土在三轴压缩条件下剪切膨胀,在三轴拉伸条件下剪切收缩的研究.介绍一个模拟砂土内在各向异性的本构模型.模型采用描述材料内在各向异性的二阶对称组构张量和各向异性状态变量(组构张量和应力张量的联合不变量)描述土的各向异性.在e-p平面,临界状态线不固定,而与各向异性状态变量相关.塑性模量也与各向异性状态变量相关.模型能在很大应力和密度变化范围内模拟砂土的剪缩和剪胀行为,特别是主应力方向和土骨架结构朝向间夹角对砂土性质的影响.模拟结果与实验数据吻合.     

饱和土弹塑性理论的数理基础——纪念黄文熙教授

大量土工问题是具有不规则甚至不确定边界条件的多维问题,面临的荷载不仅限于明确定义的单调荷载,还包括时变与随机往复荷载。而土作为一种天然材料,其力学行为极为复杂。多相性、非均质性、各向异性、非线性、加载路径与历史的影响、压力敏感性、体积变形与剪切变形的强耦合等等均为岩土工程师们通常面临和需要处理的问题。当太沙基在80年前以他的划时代的有效应力原理奠定现代土力学基础时,现代计算技术与相应的基础理论并不存在。因而除个别问题如一维固结问题与渗流问题在适度简化后存在解析解外,大量问题的处理必须基于高度简化的面向问题的集总参数模型。这些模型结合工程师的经验对传统土工结构往往能给出合理的或保守的强度指标,但很少能提高和深化我们对问题的内在认识,而且在面对许多现代新型土工结构时,这些传统方法往往显得力不从心。自20世纪中期以来,在应用力学领域内有着一系列重要发展：多相连续介质理论与塑性本构理论趋于成熟,有限元与差分计算方法已成为通用的偏微分场方程求解器,数字计算设备的能力也已获几何级数的提高。以临界状态理论为标志土力学本身也有着重要发展。这一切发展已有可能将土力学的问题纳入一个统一的理论框架内予以系统的处理,而且事实上许多土力学与岩土工程的研究及分析也已在不同程度上基于这样的一个框架,而其中土的本构模型是一个关键。笔者力图从基本的物理和数学原理出发来勾划出一个土弹塑性本构理论框架,其大部分内容都来自经典文献。为避免不确定性,以太沙基有效应力原理为前提,所以该框架仅对饱和土有效。     

动力荷载下砂土的本构模型探讨

中密砂在不排水或基本不排水剪切条件下,当应力进入剪胀区时,会出现剪胀硬化反应;当应力到达破坏面且沿破坏面不断地发展时,会产生剪胀破坏.本文提出了一个砂土动力荷载下模拟剪胀破坏的本构框架,编制了计算程序并进行了模拟计算.     

土动力学中的自振柱试验

自振柱试验是实验室内测定土动力参数的一种新方法,是在共振柱试验的基础上发展起来的。从控制、采样、成果计算到数据打印的试验过程,均由包括多路电子传换器的微计算机系统自动执行。试验成果可靠、精度也高。本文首先扼要论述共振柱试验的发展历史,然后着重介绍自振柱试验的原理及装置,并对试验结果与共振柱试验进行了比较和分析。