砂卵石土动本构关系的试验研究

通过砂卵石土室内动三轴试验,对饱和砂卵石土的动本构关系动力特性进行了较为深入的研究,主要分析了围压、固结比和动荷载振动频率对砂卵石土的动本构关系影响的变化规律.试验结果表明,饱和砂卵石土的动本构关系可用双曲线表示,围压、固结比参数对其影响较大,随着围压或固结比的增大,动本构关系曲线逐渐偏向应力轴,而动荷载振动频率对砂卵石土的动弹模量影响很小.     

基于等效黏弹性模型获取土体最大动剪模量的计算方法

土动力特性参数中,最大动剪切模量Gmax是定量描述土动力学本构最重要的参量之一,现有研究方法通常需较多参量及工程经验方能对其进行半定量的计算,但天然状态条件下土体的Gmax真值是唯一且确定的。为此,结合对土体动力学特性广泛适用性的基于等效黏弹性理论的修正Davidenkov模型,基于土动三轴试验,提出对该模型中的3个参量多元回归和对Gmax自适应逼近迭代的反分析算法,用于求取Gmax并得到本构方程中所需系数。研究表明：该算法在同时满足Davidenkov模型曲线三参数对测试数据拟合以及反算Gmax残差最小的双重计算约束条件下,对3类土样的动三轴测试数据进行拟合,在规避直接获取Gmax存在困难的情况下,顺利得到各测试样本的动本构模型。     

反问题理论在土本构模型研究中的应用

回顾了土本构模型研究的历史,阐述了土本构模型的概念、土本构模型研究的意义、土本身固有的复杂性,探讨了土本构模型研究存在的困难,介绍了反问题理论的概念,阐明了建立土本构模型问题属于反问题。讨论了反问题理论在土本构模型研究中的应用。     

黄土微观参数指标与动弹性模量关联度研究

取岷县地震台、庆阳黄土塬2～12m深度土层的粉土、粉质黏土样品,通过室内动三轴和扫描电镜试验,测定了动弹性模量和微观结构特征,研究了粉土、粉质黏土的动本构关系,并采用关联度分析法研究了黄土竖向(沉积向)和横向(垂直于沉积向)的微观结构与最大动弹性模量之间的关系。研究结果表明:粉土和粉质黏土的动本构关系都符合Hardin-Dinevich双曲线模型。分形维数、概率熵和平均形状系数的变化对粉土、粉质黏土的最大动弹性模量的影响最敏感。其次是平均周长、长轴、短轴,而平均面积对其影响则相对较小。针对粉土横竖向关联度,横向微观参数对最大动弹性模量的影响更敏感;而粉质黏土,竖向微观参数对最大动弹性模量的影响更敏感。     

土动力学研究与发展综述

阐述了土动力学的发展现状及研究进展,主要是从土的动力特性、土体动本构模型,以及土工动力测试理论等几个方面加以论述。     

加载频率对粘性土动力特性影响的试验研究

通过在不同的振动频率1Hz、4Hz、8Hz、10Hz情况下,研究了粘性土的应力应变曲线、动模量曲线和阻尼比曲线与振动频率的关系,讨论了振动频率对粘性土的动力特性的影响。结果表明：在这四种频率作用下,粘性土的动本构关系均服从双曲线模型;振动频率在应变较小时对土的动模量影响较小、在应变较大时影响较大;振动频率对于粘性土的阻尼比则具有较大的影响。     

加荷频率对土体动力特性影响的试验分析

通过在不同的振动频率情况下,试验场地土的应力-应变曲线、动模量曲线和阻尼比曲线与振动频率的关系,讨论了振动频率对粘性土的动力特性的影响。结果表明:在这4种频率作用下,粘性土的动本构关系均服从双曲线模型;振动频率在应变较小时对土的动模量影响较小、在应变较大时影响较大;振动频率对于粘性土的阻尼比则具有较大的影响。     

土的本构模型研究现状与趋势

综合分析了土的本构模型的研究现状,讨论了经典模型的建立依据和适用条件,并对土的本构模型研究发展趋势进行了评述与展望,以使土的本构模型研究进入更高的层次。     

土中爆炸波传播及其动力本构模型问题的研究综述

文章阐述了土中爆炸波传播及其动力本构模型建立的问题,综述了爆炸波在土中包括饱和土和非饱和土的传播规律,以及土介质动力本构模型研究的现状和进展,对不同模型的好处及不足进行了分析,重点阐述了С.С.Григорян提出的弹塑性介质模型,指出了目前研究中存在的问题和对未来的发展方向作了介绍。     

土的本构模型研究现状与发展的讨论

简述了土的本构模型的一般建立方法,介绍了土的本构模型的研究历程,阐述了目前应用广泛的几个经典的土的本构模型,提出了这些模型的优缺点和适用性,对土的本构模型研究现状及发展趋势进行了评述与展望。     

土动力学与岩土地震工程

近年来,动力荷载引起的工程建设中的新问题给土动力学的研究不断注入新的活力,提出新的挑战,从而推动其发展和完善。文章简要回顾了土工 动力测试技术、土体的动力特性与本构关系、土体液化、土石坝地震响应数值模拟、交通荷载引起的环境振动及长期沉降等方面的研究进展,并对一些需加 强和深入的研究方向进行阐述。     

土动力学的发展及研究现状

阐述了土动力学的发展现状及研究进展 ,综述了目前土体动力本构模型、动力分析现状和进展 ,以及复杂荷载下的动力弹塑性模型和弹塑性动力分析 ,其前景广阔。     

交通荷载下路基土中动应力响应特征分析

为分析路基土的动力响应特征,结合层状黏弹性体系理论,借助黏弹性运动方程和用复柔量表征应力应变关系的本构方程,采用传递矩阵法建立层状黏弹性路基土响应行车荷载的力学行为分析模型,利用实测数据对模型进行了验证。基于该模型和静力学理论,考察了路基土中动静应力随深度的分布规律,探讨车辆荷载强度、荷载频率、循环加载次数、路基深度、土层复柔量、土层密度等因素对路基土中竖向动应力的大小及分布特征的影响,得到了一些有益的结论。     

软岩及混凝土材料损伤型黏弹性动态本构模型研究

 根据软岩及混凝土材料在动载下的应力–应变曲线特点,并结合损伤体与黏壶所具有的特性,建立一种适合软岩及混凝土材料的损伤型黏弹性动态本构模型方程。该模型的建立是以朱王唐模型为基础,采用损伤体代替朱王唐模型中的弹性元件对现有损伤型朱王唐模型进行改进而建立的一种损伤型黏弹性动态本构模型方程。为说明该模型方程的合理性,采用建立的本构模型方程对分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统下实测的应力–应变曲线进行拟和,拟和曲线和实测曲线具有很好一致性,因此,该模型可为软岩及混凝土材料的动态本构关系的进一步研究及其工程应用提供一定的参考。     

压桩过程中静压桩挤土位移的动态模拟和 实测对比研究

 圆孔扩张法及应变路径法由于土体的大变形和桩土界面摩擦接触问题而难以模拟动态的压桩过程,数值模拟法能够考虑到土体的本构关系、大变形和桩土的相互作用等诸多因素的影响,因而在静压桩挤土效应方面得到了广泛的应用。采用合适的土体屈服准则及有限变形理论,通过在桩土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了能够实现动态压桩过程的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的水平及竖向挤土位移场,讨论了动态压桩过程对沉桩挤土位移场的影响,并和现场实测进行了对比。研究结果表明,挤土位移场动态模拟结果与实测值相一致,且能反映土性的变化情况;在动态压桩过程中,水平向的挤土位移随着压桩深度的增加而增大,竖向挤土位移随着压桩深度的增加浅层土体表现为隆起增加,而深层土体表现为下沉量增加。挤土位移的最大值与压桩深度存在滞后效应,因此在压桩过程中要给以足够的重视。     

考虑时间效应边界面模型在地铁工程中的应用

 为了真实刻画地铁移动荷载低振幅、高振次特征,准确计算软土地铁地基在运营期的长期沉降,需要提出能描述低应力水平下土体动蠕变特性的本构模型。据此,基于边界面本构模型,结合Mesri蠕变模型,建立考虑时间效应的边界面本构模型。随后,为了开发ABAQUS材料子程序,采用应力积分算法对本构模型进行推导,借鉴阻止应变法进行算法的优化,可以使计算间隔缩短,总迭代次数增多,更易收敛。采用提出的本构模型和南京软土GDS动三轴试验获得的相关参数进行数值模拟计算,并进行试验对比,验证本构模型的有效性。同时,将开发的本构模型嵌入数值模拟计算中,设置黏弹性人工边界,进行三维地铁有限元数值模拟分析。结果表明：(1) 基于阻止应变法的优化算法可以进行推广使用;(2) 考虑时间效应的边界面本构模型适合描述软土动蠕变特性,能有效预测软土在低振幅地铁移动荷载作用下的累积沉降。研究对理论研究和实际工程具有重要的指导意义。     

黄文熙先生的主要学术成就——纪念黄文熙先生诞生100周年

黄文熙先生在结构工程和岩土工程方面都有创新性的研究成果。他提出的拱坝计算的格栅法,是在电子计算机出现以前的结构离散计算方法,也是有限元法计算的先驱;他提出了可以反映土的应力路径的三维地基沉降计算方法;他也是国内外公认的动三轴试验的首创者;他提出了具有突出特色的清华弹塑性模型,大大推动了我国土的本构模型研究的发展。     

基于物态本构模型的土体动力反应分析方法

通过对现有土体动力反应分析方法的分析,提出了新的有效应力物态地震反应分析方法。首先,建立了能够全面反应饱和土体的应力应变非线性、硬化性、剪切胀缩性和压密回胀性、应力路径相关性以及球应力和偏应力与变形的耦合性等主要特征的有效应力物态动本构关系。其次,以动力固结理论和瞬态动力学理论为基础,将该本构关系引入到以动力反应与动力固结相耦合、静应力和动应力变化相耦合,孔压产生、扩散和消散相耦合、能够较全面反映动力作用下土体应力应变反应的真实过程为特点的三维瞬态动力方程组,形成了饱和砂土体有效应力物态地震反应分析的完整理论体系。最后,开发了新的动力固结三维有限元分析程序,通过对一个饱和路基的计算和分析,不仅得到了合理的土体动力性状,而且验证了该分析方法与程序的正确性。     

基于界面物态演变规律的衬垫界面动力模型

衬垫界面的动力剪切特性对填埋场动力稳定性有着重要影响,然而,已有界面/接触面动力本构理论无法完整揭示其动力剪切过程中的物态演变机理。将土工膜/GCL界面的动力剪切过程分为土质材料变形和界面滑动摩擦两个物态阶段,提出了触发界面物态演变的界面临界状态和临界应力,结合界面动力剪切基本规律,分别采用弹塑性模型与摩擦系数模型描述两个物态阶段,建立了衬垫界面动力模型,并与多次循环条件下的土工膜/GCL界面动力剪切试验进行对比,验证了该动力模型的准确性。研究表明,该模型能有效地模拟衬垫界面动力剪切变形的力学特性与物态演变规律,为填埋场动力稳定性分析提供了理论支持。