广州双剪统一强度理论及工程应用

本文在俞茂宏１９９１年提出的岩土类材料统一强度理论的基础上，考虑材料静水压力效应，推导了一个新的广义双剪统一强度理论。该理论不仅能以特例的形式将单剪系列强度理论和双剪系列强度理论包容其中，而且能化出许多新的可能的强度理论。     

广义双剪统一强度理论及工程应用

本文在俞茂宏１９９１年提出的岩土类材料统一强度理论的基础上，考虑材料静水压力效应，推导了一个新的广义双剪统一强度理论．该理论不仅能以特例的形式将单剪系列强度理论和双剪系列强度理论包容其中，而且能演化出许多新的可能的强度理论     

基于双剪统一强度理论的岩质边坡最优锚固长度

目前对锚杆锚固长度的研究多基于传统摩尔库伦抗剪强度理论,忽略了中间主应力的影响。鉴于此,采用双剪统一强度理论,基于顺层岩质边坡模型建立不同岩层倾角条件下锚杆的最优锚固长度与锚固角模型。提出了最优锚固长度和锚固角的确定方法,并分析了锚固角和岩层倾角对最优锚固长度的影响。提出锚固界限角确定方法,当锚固角小于该界限角时,最优锚固长度随岩层倾角的增加而减小;当锚固角大于该界限角时,最优锚固长度随岩层倾角的增加而增大;最优锚固长度随锚固角的增加先下降后上升。将所提出的方法应用到某边坡,计算结果表明,利用提出的模型计算得到的锚固长度相比规范法减少约17.9%。     

隧道围岩应力和塑性域的双剪强度理论的分析

针对隧道开挖围岩产生塑性屈服的应力条件变化及稳定性问题,根据隧道围岩的平衡条件和统一强度理论塑性条件,求解得到了圆形隧道的径向应力和环向应力。分析了平面应变条件下统一强度理论的强度参数及围岩支护压力与隧洞半径之间的关系。探讨了平面应变下中主应力参数和统一强度理论次主剪应力系数变化条件下圆形隧道围岩径向应力和切线应力随径向半径的变化规律分布。考虑了支护压力和平面应变统一强度理论中主应力参数和次主剪应力系数对塑性域半径的影响,分析结果表明引入中主应力参数的塑性计算结果更加符合实际。     

基于加权双剪强度理论的高强井壁结构理想弹塑性解

为更方便获得高强井壁的极限承载力,基于加权双剪强度理论,考虑不同中间主应力效应,分2种情况分别求解厚壁圆筒的理想弹塑性解:①厚壁圆筒在外压p₀作用下处于全弹性状态,加上轴压P后处于弹塑性状态;②厚壁圆筒仅在外压p₀作用下处于弹塑性状态。得到了基于加权双剪强度理论的厚壁圆筒的弹塑性应力解公式、弹塑性极限承载力公式、塑性区半径表达式,并给出不同中间主应力的适用条件;对情况②中的极限承载力公式进行修正,给出了C70高强混凝土井壁极限承载力修正公式,用修正的极限承载力公式计算的高强井壁极限承载力与试验值相比,误差在±3%左右。修正的极限承载力公式将对井壁结构的优化设计具有重要指导意义。     

基于统一强度理论的高强混凝土强度准则

通过对几种双剪强度准则破坏面特征的分析,发现双剪剪应力型材料四参数统一强度理论和非线性统一强度理论具有描述高强混凝土多轴强度特性能力,在此基础上利用现有的多组高强混凝土的单轴抗拉强度、单轴抗压强度、双轴等压强度或常规三轴压缩强度试验结果确定以上两种强度准则中的材料参数,对二轴受力、常规三轴受力和真三轴受力状态的高强混凝土试验数据进行拟合分析,并与其他破坏准则进行了比较。结果表明:上述两种强度理论中剪应力型材料四参数统一强度理论与试验数据吻合较好,可描述常规三轴压强度随着围压增加的非线性特性,以及真三轴强度随中间主应力变化的整体趋势。该准则较其他常用混凝土准则描述效果也相对理想,参数b在[0,0.3]范围取值可获得较小的拟合偏差。此外,利用归一化方法对现有大量试验数据进行处理,以准则破坏面与所有试验点的偏差最小为优化判据,为该准则确定了一套普遍适用于高强混凝土的材料参数值。在缺少标定参数的试验成果时,可采用该普适参数初步确定高强混凝土的强度准则。     

双剪理论及其应用介绍

近年来,双剪理论正在不断地得到完善和推广,并开始引入岩土力学研究领域.双剪应力屈服准则不但考虑了岩土材料拉、压极限不相等的问题,而且还考虑了中间主应力σ_2的影响.它具有明确的物理概念,简单的数学表达式,对材料性能的实验要求少而简单,且理论与实验结果相符.由于该准则具有较大的弹性范围,因此可产生一定的经济效益.本文对双剪理论及其作用作了简要介绍.     

非饱和土的抗剪强度理论研究

从孔隙水的存在状态出发 ,围绕Bishop抗剪强度公式中存在的几个疑点展开讨论 .认为非饱和土中支配强度和变形的应力之所以不同 ,是因为非饱和土中存在一种性质与有效应力不同的应力———内部应力 ,它不传递 ,仅影响土的塑性变形 .同时还对Bishop ,Fredlund和卢肇钧提出的抗剪强度公式中的参数测试方法进行分析 ,指出 :各种抗剪强度理论在概念上都是相同的 ,其区别仅在于确定由吸力产生的那部分有效应力时采用的参数和测试方法不同     

深海能源土抗剪强度的理论研究

水合物的存在和分解对能源土的抗剪强度有双面影响。为了研究水合物对于海洋土抗剪强度的影响,考虑到水合物的存在增大了土颗粒之间的接触面积,引入胶结面积比的概念,采用理论推导的方法,修正了考虑水合物影响的有效应力表达式,并提出能够同时考虑水合物种类以及赋存模式的黏聚力表达式。根据摩尔-库伦准则,得到抗剪强度随着水合物饱和度变化的关系式。此外,考虑甲烷气体的溶解,修正了水合物分解后的孔隙压力表达式。最后,借助于沉积物三轴剪切试验和水合物分解的数值模拟结果来验证公式的合理性。结果表明:所提公式能较好地反映水合物含量、水合物赋存状态、高水压对强度的影响;同时修正孔压模型有助于更好地分析海底斜坡稳定。     

岩体抗剪强度参数神经网络反分析方法改进

采用神经网络反演岩体抗剪强度参数,当把安全系数作为网络输入时,由于网络输入参数个数小于输出个数,神经网络无法建立输入与输出之间的映射关系,导致反演结果误差偏大。针对这一问题,提出一种用于岩体抗剪强度参数神经网络反分析的新方法:首先利用神经网络反分析确定反演抗剪强度参数的范围,然后利用神经网络正分析在上述范围内进行仿真,预测其对应的安全系数,最后用最优化方法,把安全系数的预测值与反演值差值的绝对值作为目标函数,找出与反演工况下安全系数差值最小的安全系数相对应的黏聚力与内摩擦角组合,认为该组合即为最终反演的岩体抗剪强度参数。工程实例表明,由该方法得到的岩体抗剪强度参数计算出的安全系数与反演工况下安全系数相等,说明该方法能有效解决上述问题,是可行的。     

双剪强度准则在Mohr应力空间中的表述

对双剪强度理论进行了包络分析,在此基础上给出并讨论了材料剪切破裂面方位的变化规律,并与一些著名试验结果进行了对比分析。研究表明：双剪强度理论的包络线在轴上截距随着中间主应力σ2的变化而变化。由于双剪强度理论分为两段表达,所以对应着两族包络线和两个破裂角,从而在不同的条件下有不同的破裂角,但其大小随中间主应力σ2的变化与试验一致。     

基于统一强度理论的管桩挤土效应分析

基于统一强度理论和圆孔扩张理论对管桩的挤土效应进行分析,考虑了中间主应力的影响,并得出了相应的桩周土体弹塑性阶段的应力场和位移场等的解析表达式.通过算例分析,探讨了中间主应力对管桩挤土效应的影响程度.结果表明:与Mohr-Coulomb强度理论结果对比,中间主应力对计算结果有显著影响,随着中间主应力参数b的增大,塑性区半径明显减小,孔内最终压力则明显增大,在相同半径处,孔内的径向压力也增大.强度理论中的参数b对塑性区半径、径向位移及应力分布等均有影响.     

黄土抗剪强度特性分析

非饱和黄土强度问题是黄土地区工程建设问题研究的基础。以杨凌黄土为研究对象,对不同干密度和含水率黄土进行直接剪切试验,分析非饱和黄土抗剪强度的影响因素和变化特性,并对原状黄土和重塑黄土强度变化的规律进行比较。结果表明,含水率和干密度是影响黄土抗剪强度的重要因素;在快剪试验条件下,原状黄土应力与位移关系曲线有一转折点,曲线转折点前陡后缓,重塑黄土应力随着位移的逐渐增大而增大,曲线无峰值点。严格控制黄土含水率和干密度是保证工程基础稳定的前提。     

非饱和黄土的结构强度与抗剪强度

本文分析了非饱和黄土强度的组成和结构强度的来源，给出了结构强度的确定方法，研究了结构强度的变化规律，结果表明：非饱和黄土的结构强度可用其天然结构破坏后所丧失的强度衡量，结构强度与初始含水量间具有幂函数关系；结构强度与不稳定凝聚力具有良好的线性关系；提出了非饱和黄土结构强度终止含水量的概念；给出了非饱和黄土抗剪强度的计算公式。     

土体抗剪强度的基本模式

本文对土体抗剪强度的表示模式进行了探讨，文中指出了莫尔－库仑强度理论在土体抗滑稳定分析计算应用中的问题，并提出了包括主应力和轴向应变等诸因素的土体抗剪强度的基本模式。     

基于孔穴扩张理论的黏性土不排水剪强度计算

确定黏性土不排水抗剪强度(c_u)的常规测试方法存在着取样扰动或测试深度不足等缺陷,提出了基于孔穴扩张理论的黏性土不排水抗剪强度的测试方法,并应用于花岗岩残积黏性土、辉绿岩残积黏性土和花岗岩残积砂质黏性土的旁压试验和静力触探试验成果解释中,将两种试验得到的c_u值进行对比。结果表明:旁压理论的假设条件导致旁压试验得到的c_u值较静力触探试验得到的c_u值大,其中等容剪切法计算过程对初始扰动和应变数据的选择非常敏感,导致计算结果差异较大;直接传统法能够克服初始扰动,c_u值受临塑压力的影响较小,计算结果与土体性质以及试验点深度较吻合,其c_u值约为静力触探试验的1.2倍,是一种简单、有效的确定黏性土不排水抗剪强度的方法。     

基于改进的BP神经网络对西安黄土抗剪强度指标的研究

运用带适应学习率和动量因子的梯度递减法——TRAINGDX训练函数的BP网络对黄土的抗剪强度指标进行了预测。首先分析了影响黄土抗剪强度的6个影响因素,而后建立了6∶14∶2的神经网络(Artificial Neural Network)黄土抗剪强度指标的预测模型,最后借助Matlab为平台,利用自编的程序,进行了预测计算。通过对预测结果的分析可知该模型模拟和预测的精度均较高,可以应用到黄土抗剪强度指标的预测中。     

混凝土静,动力双剪损伤本构理论

本文根据双剪应变理论，利用单轴拉伸和单轴压缩状态下混凝土的损伤应变阈值，建立起混凝土的初始损伤面和多轴应力状态下混凝土的损伤演化方程，并推出了多轴状态下混凝土的损伤本构方程。文中还利用单轴状态下动力损伤与静力损伤之间的关系，类推出多轴状态下动力损伤与静力损伤之间的关系，从而建立起混凝土在多轴状态下的动力损伤本构模型。     

统一强度理论在弹塑性本构模型中的应用

综合分析比较了混凝土的本构关系及破坏理论,建立了混凝土弹塑性本构模型,并利用统一强度理论推导出其弹塑性本构矩阵,在弹塑性计算中解决了角点奇异性问题,可以方便地应用于工程问题的分析。