土—地下结构动力相互作用分析的有效应力法

本文提出按土的有效应力原理进行土－地下结构动力相互作用分析。分析中考虑了土体及其与结构触界面上振动孔隙水压力的产生，扩散与消散作用，因而实际上是涉及了土－水－地下结构的动力相互作用。典型算例给出了对称地下结构上的最大动土压力，土体的残余超孔隙水压力，液化区的分布等。     

岳城水库土坝库水降落渗流与地震共同作用分析

本文研究了岳城水库土坝在库水位降落时坝体渗流和地震液化变形共同作用下的静力状况、动力状况和稳定情况。采用著名的加权剩余值法和等参数有限单元法,对坝体进行非线性静力分析和非线性有效应力动力分析。考虑了地震期振动孔隙水压力的产生及其随着时间的变化、振动残余变形及其随着时间的增长、震后孔隙水压力的消散与扩散,震后残余位移。用有效应力法对坝坡进行了稳定分析。文末列出一系列计算结果,并对该坝静力和动力稳定性进行了评价。建议了提高稳定性的措施。     

饱和砂土振动孔隙水压力理论与应用研究进展(Ⅱ)

本文将简要地综述与分析当前国内外在饱和砂土振动孔隙水压力理论的实用研究方面的主要进展,阐明作者对该课题探索中的一些认识,以期对较为系统地了解饱和砂土振动孔隙水压力理论及其在土体有效应力动力反应与动力稳定分析中的应用现状能有所裨益。     

排水固结加固软基强度增长理论研究

通过分析排水预压加固软基强度增长理论的研究现状,指出目前所使用的强度增长计算公式存在的问题.按照有效应力原理及有效应力唯一性理论,推导出了只含有有效应力强度指标的强度增长计算式.工程实例计算表明,该计算式计算的平均抗剪强度值与实测值较相符.文中证明了排水预压土体内任意点任意时刻的有效应力增量都等于超静孔隙水应力的消散量.真空-堆载联合预压下土体中有效应力增长为二者共同作用下土体中超静孔隙水压力系数的消散量之和.通过理论推导证明了堆载预压下饱和粘土的超静孔隙水压力系数A对于正常固结粘土或弱超固结粘土可取为0.5.     

三维波浪作用下土体动态响应

由于波浪和海洋土的特殊性,使得波浪诱发海床土体的动态响应机理非常复杂。本文采用有限元软件建立了三维波浪作用下的海床动态响应计算模型。波浪是以Navier-Stokes方程作为控制方程,并采用VOF法进行自由表面追踪来准确模拟海洋表面波浪运动。土体部分基于Biot动力方程,考虑土体骨架的加速度,以及孔隙水位移的速度场(u-p模型)来研究海床的孔隙水压力和有效应力的变化情况。通过与文献中的结果比较验证本文方法的有效性,并对渗透系数、饱和度和波高参数进行研究。研究结果发现:土体参数对海床的孔隙水压力和有效应力有显著影响。     

太沙基三维固结方程在一维情况下精确解的物理意义解释

通过建立太沙基一维固结理论体系下位移与孔隙水压力的耦合方程,说明能否体现位移和孔压的耦合关系并不是比奥固结理论优于太沙基固结理论的方面,耦合方程的真正价值在于充当了求解具有更多未知数的比奥固结方程的必要数学条件。相关成果有利于更好地理解固结方程及相关问题的本质,推进固结方程的应用。     

奥罗维尔土坝三维排水有效应力动力分析

本文采用三维排水(考虑孔隙水压力扩散与消散)有效应力动力分析方法,研究了美国奥罗维尔(Oroville)土坝在7度地震作用下的动力反应。研究中将地震孔隙水压力与土坝的变形和团结紧密结合起来,将地震孔隙水压力引入皮奥(Blot)方程,用三维等参数有限元法求解变形和残余孔隙水压力,计算了地震动应力、动应变、加速度、残余孔隙水压力及其随时间的变化等。最后,用二维排水有效应力动力分析的结果与之比较。     

软粘土地基弹-粘塑性比奥固结理论的有限元分析

建立了弹-粘塑性比奥固结有限元模型,采用8结点等参单元耦合4结点等参单元的复合单元形式来模拟土体的变形与土体中孔隙水压力消散的耦合效应;并考虑了固结计算时步与粘塑性时步的耦合,以保证程序计算的稳定性与精度.通过程序对实例的计算分析,验证了该程序的可靠性.     

1975年辽南地震时石门土坝滑动有效应力动力分析

本文将有效应力原理与土的非线性动力有限单元法有机地结合起来对辽南石门水库心墙砂壳坝进行了二维有效应力动力分析.求得了该坝的非线性静应力以及当基岩地震加速度为0.2g时坝体内的动应力、加速度以及振动孔隙水压力及其随着时间的变化、振动孔隙水压力在坝内的分布规律. 文中对该坝在1975年2月4日著名的辽南地震时产生的滑动作了原因分析.分析指出,该坝的滑动不是由于地震惯性力引起,而是由于震后孔隙水压力的扩散和重分布所致.     

砂土振动孔隙水压力的研究

一、引 言 目前在分析地震荷载下地基与堤坝的液化势和抗振稳定性时,常采用不排水条件下的总应力法.但对于排水条件较好以及振动时间较长的情况,则在振动期内不仅产生振动孔隙水压力(即超静水孔隙水压力.以下同),往往还伴随着孔隙水压力的消散与再分布.此时以采用有效应力法分析为宜. 以有效应力法分析水平土层和土坝,在地震水平剪应力作用下的液化势以及稳定问题,已有一定的研究.土体中扎隙水压力的分布规律可按具有孔压源项ψ的固结微分方程表示:     

饱和砂土的动力渗流变形计算

对地震作用下饱和砂土的孔隙压力和残余变形,作者曾根据孔隙水封闭在骨架中的假定提出一个有限单元的计算方法.本文将考虑孔隙水压力的扩散和消散,对饱和砂土同时进行动力渗流和变形计算. 整个计算过程分为地震阶段和震后阶段,每个阶段再划分若干时段.在第一个阶段中,每个时段需要同时进行动力反应分析及静力计算,震后阶段只进行静力计算.动力计算采用非线性等价粘弹性体模式.动力剪切模量和阻尼系数按修正后的哈丁(Hardin)等人的经验公式计算,并考虑动压应力与动剪应力的共同作用.文中建议了一组计算动力作用下残余体积应变和残余剪切应变增量的经验公式.静力计算按皮奥(Biot)固结理论同样的办法处理,并用初应变法把应变增量化为结点力. 作为算例,文末给出了砂层水平振动的计算结果.     

基于分形理论的饱和土孔隙水压力计算模型

孔隙水压力是一种作用于土体孔隙间的应力,其定量分析对于探究土体的抗剪强度等力学性能有着至关重要的作用。传统的孔隙水压力计算方法忽略土体内部孔隙中流体流动及流量变化对孔隙水压力的影响,导致计算结果偏小。为修正此计算误差,基于孔隙数目-尺寸分形模型,推导出土颗粒材料孔隙度与分形维数之间的演化公式,并结合孔隙水流动方程及压力方程推导出饱和土孔隙水压力与分形维数、孔隙水压缩模量及孔隙间流量变化之间的函数关系。并使用此孔隙水压力计算公式对饱和黏土边坡进行数值分析验证公式准确性及实用性。所得公式可用于饱和土体的有效应力及抗剪强度计算修正,并可应用于饱和土体宏观-微观的多尺度液相-固相耦合渗流分析。     

波浪作用下海床液化的数值分析

较大的风浪会使海床发生液化,波浪引起的海床液化问题是海岸及近海工程必须要考虑的关键问题之一。当海床内部土骨架的有效应力转移给孔隙水压力进而变为零时,土体将丧失剪切强度出现液化现象。基于Biot固结理论,利用软件FLAC,分析波浪作用下海床的动力响应,可推出波浪作用下海床最大液化深度,同时也可以得出波浪作用下海床液化的过程,即孔隙水压力上升、土层液化、液化后土层下沉压缩以及孔隙水压力消散,所得结果较好地反映了波浪作用下海床液化的规律。     

深砂井地基的固结计算方法

对于砂井地基的固结计算方法,文献已有过研究,它适用于软土层分布厚度很薄的情况,以致可将士中起始孔隙水压力当作均勻分布(图1a)。但当软土层分布厚度较荷載宽度很为深厚吋,由預压荷载产生的起始孔隙水压力有着随深度逐渐消減的现象(图1b),本文将对此作近似分析。文中采用一般习用的基本假设,卽:土的固结过程符合经典固结方程,不考虑土的蠕动、起始梯度等因素;施荷瞬间,土中孔隙水压力不受偏应力影响;土体应力分布符合弹性理论。     

坝基粉煤灰透水层的动力试验及分析

结合洛河电厂二期灰坝工程设计，对利用粉煤灰作为灰坝与复合地基之间的透水层材料进行动力试验及分析。在前期所做的透水层粉煤灰静力试验基础上，对动力试验方案进行优化，筛选出透水层粉煤灰满足液化强度要求的级配、相对密度，建立了透水层粉煤灰不同围压时的统一液化公式。利用最大孔隙水压力对孔隙水压力进行归一化，提出粉煤灰振动孔隙水压力公式和动力残余应变公式。在试验基础上，提出了粉煤灰坝的动力有限元计算方法，在粉煤灰的非线性应力应变关系中引入了振动应变项，从而可计算出地震期间和地震后透水层粉煤灰孔隙水压力的增长、扩散和消散及土的残余变形发展的全过程.调试了适合粉煤灰与黏土共同作用在灰坝内的二维、三维动力协同分析方程，对灰坝的两种工况进行二维有效应力动力反应计算分析，证明了粉煤灰取代砂子作为透水层材料是完全可行的。     

基于非达西流动的软土非线性固结计算

为了研究软土在非达西渗流作用下的非线性固结特性,基于孔隙水质量守恒原理,引入非达西渗流速度方程,建立了以超静孔压为变量同时考虑渗透系数变化的软土地基一维非线性固结方程,采用差分格式离散偏微分方程,获得了超孔隙水压力的数值解答,采用Python进行编程,计算考虑沉积作用的土体非线性固结沉降,并与已有文献结果做了对比,同时分析了非达西渗流参数n和启动压力梯度以及排水条件变化对地基土固结性状的影响。研究结果表明:非达西渗流参数n和启动压力梯度i_c越大,非线性固结完成所需时间就越长,但对固结最终沉降大小没有影响,两个参数对超孔隙水压力消散均有阻塞效应,固结过程对参数n的变化更为敏感。双向排水条件下土体平均固结度最终可达到100%,单向排水条件下土层平均固结度仅达到有限值,固结稳定后其地表沉降小于双向排水计算结果。     

昔格达土的动力特性研究

本文利用振动三轴仪对昔格达土进行抗液化强度动力试验，研究该土体动强度、动孔隙水压力随振动周次的变化，以及固结压力对动强度的影响，并得到不同破坏标准和振动周次所对应的动强度指标。     

渠道冻融作用物理模型试验相似准则分析

物理模型试验是开展渠道工程冻害问题研究的重要手段,而相似准则是开展物理模型试验的理论依据。根据引起饱和正冻土冻胀变形的"水-热"耦合控制方程、饱和冻土的有效应力原理及基于多孔介质理论中正冻土的静力平衡方程导出的孔隙压力和土水势的相似不变量,导出了冻土模型试验中孔隙压力与时间、变形的比尺准则。采用土工离心机放大重力场,可统一基土冻融作用过程中的孔隙压力与变形量间的比尺,在此基础上探讨了离心模型试验中渗透系数和孔隙水流速的比尺准则,仅当孔隙水动力黏度和孔隙水压力与原型相同时,离心模型试验中基土冻融作用时间效应的比尺为原型比模型的平方。     

西藏某泥石流区砾石土动力试验研究

通过利用动三轴仪对西藏某泥石流区的砾石土进行抗液化强度动力试验，研究了两种土体动强度、动孔隙水压力随振动周次的变化，以及固结压力对动强度的影响，并得到不同破坏标准和振动周次所对应的动强度指标。试验结果可供泥石流土液化机理研究或工程参考应用。     

1976年7月28日唐山地震时密云水库白河主坝有效应力动力分析

本文采用二维有效应力动力分析方法分析了1976年7月28日唐山地震时密云水库白河主坝斜墙砂砾石保护层滑落的原因。文中对于计算模式和计算方法也作了较系统的阐述。用等参数静力有限单元法计算了白河主坝的非线性静应力,用等参数动力有限单元法计算了非线性动应力、反应加速度、振动孔隙水压力的产生、扩散和消散过程及其不同时刻的分布规律、地震引起的沉降(残余垂直位移)及其与时间的关系。最后,结合算出的孔隙水压力对保护层作了一般的稳定分析。分析结果指明,白河主坝砂砾石保护层滑落的原因是:在地震剪应力作用下保护层内积累了大量的残余孔隙水压力,导致保护层与斜墙接触面的有效应力减小,抗剪强度大量降低之故。