抗滑桩后滑坡推力分布定量分析

基于一个公路滑坡抗滑桩模型,将滑带土视为应变软化和硬化两种介质构成,分别采用Weibull分布的剪切本构关系和分段直线方程进行描述。利用求系统极值的尖点突变理论将描述应变硬化和应变软化两种介质的本构关系方程引入,在此基础上推导出抗滑桩所受滑坡推力分布的计算公式,并重点分析了上述两种剪切本构关系方程中主要参数对抗滑桩所受滑坡推力分布形式的影响。最后将推导公式应用到一个工程实例中,计算结果与现场实测结果能够较好吻合。     

三轴压缩条件下灰岩力学特性试验及力学模型研究

以重庆武隆地区二叠系灰岩作为研究对象,通过三轴试验对该地区的灰岩屈服强度、峰值强度、残余强度与围压的关系进行了探讨。根据塑性力学的相关理论,将灰岩0～15MPa围压下的应力-应变曲线划分了孔隙压密、弹性、屈服、软化以及流塑5个变形阶段,提出了灰岩各阶段的力学模型。并且特别讨论了灰岩力学模型屈服和软化2个代表性阶段。在屈服阶段,利用主应变作为重要参数,结合Mises和Mohr-Coulomb屈服准则,建立了屈服阶段的非线性本构方程;在软化阶段,根据Mohr-Coulomb屈服准则和塑性软化理论,推导出了软化阶段的本构方程。结果表明,所建立的本构方程和试验结果相吻合,具有较高的准确性和实用性,可为类似的边坡稳定性研究提供重要的参考价值。     

单压状态下混凝土的动力损伤本构模型

本文根据混凝土的损伤本构理论，结合混凝土在快速变形下的性能试验，在一定的假设下，导出了混凝土在快速变形下的损伤本构方程，并与试验结果进行了对比，两者吻合较好。     

黄土状土应力-应变特征及本构模型的建立

工程上广泛采用的土体本构模型为双曲线形式,但双曲线模型只适合应力硬化型曲线而不适合应力软化型曲线.通过对应力软化型曲线形态特征及试验数据的分析,提出建立应力软化型应力-应变本构模型的虚加刚性弹簧法,即软化阶段的曲线叠加一定弹性模量的直线,形成的曲线形态基本符合双曲线模型,据此推导了应力软化型应力-应变本构模型及其切线模量的计算公式,以豫西地区重塑黄土状粉土三轴试验为例验证了该法的可行性.     

考虑应变软化效应的裂隙岩体损伤本构模型的开发及应用

地下洞室埋深愈深,应变软化现象愈明显。为研究深部裂隙岩体开挖后巷道围岩的变形特征,基于应变软化模型,结合裂隙岩体损伤及演化本构方程,利用FLAC^3D软件的二次开发功能,采用VC++编程语言,建立考虑应变软化效应的裂隙岩体损伤本构模型。以某矿井地下圆形巷道开挖为例,分别采用应变软化模型和自开发的本构模型对该算例进行数值模拟,巷道围岩的位移、塑性区和安全系数的对比结果表明,开发的本构模型能够较好地反映出岩体应变软化特性和裂隙对岩体的损伤作用,可对维护围岩体的稳定性提供参考。     

碾压混凝土的正交异性损伤本构模型研究

根据碾压混凝土拱坝的结构特性与碾压混凝土材料的破坏特征，以Sidoroff各向异性损伤理论为基础，建立了碾压混凝土正交异性损伤本构模型；基于正交异性损伤模型的损伤传递方式，导出了碾压混凝土材料的损伤演化方程。以碾压混凝土在复杂应力下的试验资料，对碾压混凝土正交异性损伤本构模型进行了验证。     

基于Alonso模型的非饱和土弹塑性本构方程推导

Alonso模型是目前应用最广泛的非饱和土弹塑性本构模型.首先简要介绍非饱和土Alonso模型的原理与发展;然后在饱和土剑桥本构关系的基础上,推导出一个基于Alonso模型的非饱和土应力应变增量方程的计算公式,该方程与饱和土的本构方程形式相同,且能够考虑净应力和吸力二者对土体硬化规律的影响,从而为非饱和土弹塑性计算提供一条途径.     

岩石损伤软化统计本构模型参数的确定方法

本文探讨了岩石损伤软化统计本构模型参数与岩石软化变形破裂过程的应力应变全曲线的特征参量的理论关系，建立了本构模型参数新的确定方法。该方法通过常规试验所得到的峰值点的应力应变值即能确定整个本构模型的其它参数，再将峰值点的应力应变值与围压的关系进行拟合，即能将该模型推广成任意围压下的岩石损伤软化统计本构模型。试验表明，本文模型曲线能较好地反映岩石破裂的全过程。     

粘聚裂纹模型及其在混凝土开裂中的应用

本文假定微裂纹域内的弹性性质与裂纹附加变形相耦合,导出了考虑应变软化的微裂纹域本构关系,并建立起“粘聚裂纹模型”。从而为研究混凝土的开裂和跟踪裂纹扩展提供了一条有效的途径。     

饱和砂土静动力剪切特性对比分析

在相同的初始应力条件下,通过进行循环扭剪试验和单调剪切试验,对比了初始固结应力状态完全相同时,饱和砂土的静动力剪切特性的相关性。试验结果表明,在初始固结应力状态相同的情况下,单调剪切和循环扭剪过程中,应力-应变关系的应变软化和硬化特性与流滑变形和循环流动特性具有密切的相关性,尽管在两种加载模式下都出现应变软化特性,但偏应力比增长均表现出硬化特性,增长模式也几乎一致,能作为静动力本构模型的物理基础。这一结果为对静力条件下的弹塑性模型进行修正和推广,从而进一步描述动荷载条件下的应力-应变特性的本构模型的建立提供了依据。     

大体积混凝土结构应力场的粘弹塑性分析方法

根据混凝土材料强度、变形、损伤拉压显著不同的力学特性，分别在拉应变空间考虑粘弹性与损伤耦合、在压应变空间考虑粘弹塑性与损伤耦合，应用应变能等价原理建立了混凝土的粘弹塑性损伤本构模型。在粘弹塑性损伤本构模型中，混凝土的刚度退化和应变软化由正交各向异性损伤理论描述，弹塑性特性由内时理论来描述，内时理论没有屈服面，使模型的参数和方程大大减少，从而简化了非线性计算过程。考虑温度、徐变、自生体积变形、干缩变形等因素的影响，用增量一迭代法建立了大体积混凝土结构应力场的粘弹塑性有限元表达式。     

基于分叉理论的轴对称条件下岩石变形带分析

引入变形带描述轴对称状态下岩石应变局部化现象.采用通用形式的本构模型,基于分叉理论探讨了剪切带、压缩带和膨胀带3种变形带的出现条件,详细分析了轴对称状态下临界硬化模量和变形带方向角随本构参数的变化特性,发现现有的分叉理论分析不能预测压缩带和膨胀带是受所选用的本构模型的限制;同时在轴对称条件下,不管是采用关联还是非关联流动法则,预测到压缩带或膨胀带只能在软化阶段才能产生;而当采用非关联流动法则时,在特定范围内,预测到剪切带可以在硬化阶段产生.最后采用高孔隙岩石本构模型,分析了高孔隙岩石变形带角度随围压的变化规律,结果表明:岩石变形带的角度随围压的增大而减小;高孔隙岩石脆延转化是以压缩带的形成作为过渡,低围压下表现为脆性剪切带破坏,当围压达到临界围压后,随着围压继续增加,压缩带将会变得难以形成,宏观上表现为延性破坏.最后与已知试验结果进行对比,结果表明本文理论能合理描述岩石的应变局部化现象,预测结果与试验观察结果相符.     

含砂高液限黏土统计损伤硬化模型研究

目前,将统计损伤理论应用于岩土体本构模型中尚处于起步阶段。通过对含砂高液限黏土进行常规物理试验和固结排水三轴试验,得到了不同围压下土体的轴向应力应变和体积应变轴向应变曲线,基于损伤理论并假设土体微元服从威布尔分布,建立了统计损伤硬化本构模型。通过将理论结果与试验曲线进行比较,验证了模型的合理性及对硬化型土体应力应变关系的适用性。在此基础上,对模型参数与应力应变曲线、损伤应变曲线之间的关系进行探讨,相关结论对含砂高液限黏土的研究与工程实践具有较好的参考价值。     

饱和软粘土动变形计算的一种模式

本文从经典弹塑性理论出发，根据Ｐｒｅｖｏｓｔ模型的基本原理，把弹塑性运动硬化规律与等向硬化规律结合起来，引入塑性硬化模量场的概念，推导了土体的弹塑性本构关系。通过试验建立了动模量弱化公式。并将弱化公式与本构关系结合起来。应用于软土地基的动变形计算。还对“渤海六号”石油钻井平台在波浪荷载作用下的沉降，进行了模拟计算。     

考虑物理状态变化的砂土本构模型

本文基于临界状态理论，在已有模型的基础上，通过将状态参数引入剪胀方程和塑性硬化模量表达式，建立了一个新的砂土本构模型。该模型可以描述加载过程中相对密度和有效围压变化引起的物理状态变化对材料强度和变形特性的影响，模型形式较简单，仅有8个材料参数，适用于排水及不排水的情况。数值模拟的结果与三轴试验结果吻合较好。     

天然状态结构性软黏土的边界面弹塑性模型

在边界面塑性理论的基础上，利用Dafalias的径向映射概念，提出了一个可以描述天然状态结构性软黏土力学特性的各向同性硬化弹塑性模型。在本构方程中引入一组适当的标量形式的硬化变量，从而将黏土结构损伤与累积塑性应变发展联系起来。所提出的模型比Rouainia和Muir Wood提出的基于运动硬化准则的边界面模型更简便实用。通过与一维压缩试验以及三轴不排水剪切试验结果的比较，表明这种模型能够较好地模拟天然结构性软黏土的受力特性。     

混凝土损伤本构理论研究综述

首先论述混凝土本构模型研究的重要性,并说明损伤力学理论较适于构建混凝土本构模型;然后对损伤变量的定义、损伤演化方程的确定、损伤本构模型的建立以及如何考虑不可恢复变形与率效应进行较为详细的论述;最后就混凝土损伤本构模型的发展方向提出了看法。     

试件尺寸对混凝土新KR阻力曲线的影响

本文采用课题组已取得的实验研究结果，观测混凝土断裂全过程中基于粘聚力的新KR阻力曲线的尺寸效应问题。首先确定反映混凝土软化特性的软化本构曲线形状，对于简单实用的双线性软化本构曲线而言，取其拐点横坐标值为临界裂缝尖端张开位移，并引入一个直接影响混凝土软化本构曲线形状的参量λ，结合实验结果，调整λ，便得到用于计算新KR阻力曲线的与实测结果相符的软化本构曲线形状。结果表明，所获得的新KR阻力曲线没有尺寸效应。     

岩石-混凝土界面拉伸软化本构关系试验研究

对岩石-混凝土界面试件进行了轴向拉伸和三点弯曲梁试验,研究粗糙度对界面断裂特性的影响,建立了界面软化本构关系。以界面粗糙度为参量,结合界面三点弯曲试验所得的荷载-位移曲线,采用改进的J积分法计算裂缝扩展的能量损耗,建立了基于虚拟裂缝黏聚力能量守恒关系。通过归一化拟合建立的挠度、裂缝张开宽度及裂缝扩展长度关系,最终确定了岩石-混凝土界面的拉伸软化本构曲线,并提出指数型和双线型的黏聚力表达式。试验和计算结果表明:岩石-混凝土界面单轴抗拉强度、断裂韧度及断裂能随着界面粗糙度的增加而增大。本文所得的界面软化本构关系只与界面抗拉强度和断裂能有关,可以应用于不同粗糙度界面的断裂计算中。     

基于统一硬化参量的海洋K0固结土动力本构模型

为方便海洋工程中桩土相互作用计算,根据海洋K₀固结土体特性,对现有相关土体本构模型进行简化。在修正剑桥模型的基础上,基于热力学理论,选用耗散功作为硬化参量,结合原状土体的固结属性,推导了适用于黏土与砂土的统一硬化模型。在此基础上,通过采用旋转硬化与等向硬化相结合的硬化理论来表征K₀固结土在循环荷载作用下的硬化规律,同时引入屈服面收缩参数Θ来描述循环荷载加载过程中土体屈服面的演化特性,进而建立了循环荷载下海洋K₀固结土体统一硬化模型。为验证本文提出的本构模型的合理性,开展了2个案例的对比研究,研究结果表明:新提出的统一硬化模型的计算值与实测值吻合,选用的计算参数少且物理意义明确。