蓄水过程中土坝的渗流-应力耦合分析

针对土石坝在蓄水过程中应力场与渗流场间的耦合问题,基于ABAQUS平台,建构了可考虑土体非饱和特性的均质土坝的有限元计算模型,并数值模拟了蓄水过程中土坝渗流场和应力,获得了土坝的渗流、应力及变形的相关规律。结果表明,该方法操作简便,可行、有效。     

基于MATLAB的试验数据拟合

利用最小二乘法分别介绍了线性、多项式及非线性3种试验数据的拟合方法.并通过实例,给出了各方法的求解步骤和上机操作过程.     

非饱和土石混合料的初始吸力

土石混合材料广泛应用在土石坝、堤防、路基等工程中,而这些土工结构的边坡稳定性是工程上关注的问题。在非饱和土石混合料的边坡稳定分析时,需要知道边坡的负孔隙水压分布。现场直接测试吸力（气压为零时吸力是负孔隙水压的绝对值）成本高、精度有限。因此在研究土石混合料的初始吸力特性基础上,估算初始吸力分布不失一种可行方法。本文对不同初始物理状态下土石混合材的击实试样进行初始吸力测试,分析了土石混合料的物理状态与初始吸力的关系。试验结果表明：土样的饱和度比含水率与初始吸力有更显著的关系;在饱和度相同的情况下,土样的干密度较大的土样有较大的初始吸力;土样的初始吸力随着净压力的增大而减小;在干密度、饱和度相近的情况下,土石比越大初始吸力越大;相同的击实能量下,土石比大的试样干密度小。     

面板堆石坝变形计算的一种新型数值方法

针对高面板堆石坝对变形控制要求高的问题，利用中井本构关系模型及其稳定、快速收敛的欧拉向后应力积分算法，在局部误差和整体误差都得到精确控制的情况下，用弹塑性有限元方法对面板堆石坝进行有限元分析计算。同时，提出了按设计阶段和施工阶段分别采用不同的方法确定模型参数，从而使得选取的模型参数尽可能反映工程实际，提高数值计算精度。     

用修正剑桥模型研究超固结土的变形特性

在原有的塑性体积应变状态量外,对修正剑桥模型的屈服函数引入描述超固结黏土变形和强度特性的状态量,以进一步改进修正的剑桥模型以应用于超固结土的变形特性研究.并给出该状态量的演化规则.通过对各种不同超固结比的三轴压缩和伸长剪切试验结果的验证表明,本文改进的三维修正剑桥模型能合理地反映不同超固结比黏土在三轴压缩和伸长条件下的变形及强度特性,同时,本文预测结果和中井子负荷面模型的预测结果基本一致.     

用有限变形理论研究黏性土试样中变形的局部化问题

基于有限变形理论和中井的下负荷面本构关系模型,研究了平面应变试验中黏土试样变形的局部化问题。推导了适用于中井本构关系模型的稳定、快速收敛的欧拉向后应力积分算法。在局部误差和整体误差都得到精确控制的情况下,用数值方法得到了土体内部明显可见的X型剪切带。在剪切带的形成过程中,剪切带内及其附近单元存在两次塑性不稳定现象,其中第一次在这些单元进入极限状态之前,第二次在极限状态附近。在这两次塑性不稳定现象之后,变形的局部化过程明显加快,剪切带从中间向外沿四个方向迅速传播。同时,指出了这种塑性不稳定现象和单元分叉之间的内在关系。     

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。     

土石坝非稳定渗流场和应力场耦合分析方法

开展饱和／非饱和土的非稳定渗流场和应力场的耦合分析方法研究,考虑土石坝施工过程的初次蓄水变形、运行期考虑降雨和库水位升降导致的坝体变形对坝体安全的影响,对科学客观地评价坝体安全性具有重要意义。在对分析对象做出合理假定的基础上,推导了非稳定渗流场和应力场耦合的等价积分方程,对其进行了空间域和时间域的有限单元离散,并用Fortran90编制了相应的求解该耦合问题的非线性有限元程序。对一土柱非饱和固结问题的计算分析和一均质坝考虑施工过程和蓄水过程的应力应变计算分析表明,提出的针对土石坝的非稳定渗流场和应力场耦合分析方法是合理的,可以应用于实际工程。     

某水工隧洞开挖与支护的数值模拟

在软弱岩体中进行地下洞室开挖时,通常采用加大衬砌厚度来维持围岩的稳定。但工程实践表明,增加衬砌厚度也会带来一些问题,需要作进一步研究。采用摩尔—库伦弹塑性模型的有限元分析方法,模拟水工隧洞的开挖以及支护过程,研究不同厚度的衬砌及支护对洞室围岩稳定性的影响。计算结果表明,在软弱围岩的地下洞室的开挖过程中,单一增加衬砌的厚度并不是最优的选择。     

基于GDS的非饱和土强度三轴试验研究

地球上大部分表层土都处于非饱和状态,岩土工程中经常会碰到非饱和土强度问题.由于吸力的影响,非饱和土的力学性状与饱和土有着很大的差异.应用GDS三轴仪来研究某高心墙堆石坝填料非饱和土的强度特征.结果表明:其强度在低吸力范围内,与吸力基本呈线性增长关系,验证了非饱和土的双变量强度理论的适用性;并得到了非饱和土抗剪强度参数φb约为10.1°.