基于改进伏斯列夫线的超固结土本构模型

基于作者提出的超固结土的统一硬化模型,本文进一步提出了以抛物线近似代替Hvorslev线的方法,该抛物线将零拉应力线与Hvorslev线表达成一条统一的剪切强度包络线,其在超固结比很大时斜率趋近于3;而对于中度超固结土、弱超固结土,抛物线接近于Hvorslev线;当超固结度为1时,与临界状态线一致。由于对土的潜在强度直接采用抛物线来计算,在模型中没有引用Hvorslev线斜率,故改进后的超固结土模型参数与修正剑桥模型的参数相同。通过对不排水三轴试验和排水三轴试验数据的预测,表明基于改进的Hvorslev线超固结土模型合理可行。     

一种新型结构性土三维本构模型

在NAKAI等基于应力张量t_(ij)和修正剑桥模型建立的能够描述中主应力影响且适用于描述正常固结土强度和变形规律的三维本构模型的基础上,通过引入能够描述土体密实度的状态变量ρ和土体黏结效应的状态变量ω,提出了适用于描述结构性土强度和变形规律的新型结构性三维本构模型。这一模型具有以下特点:结构性土三维本构模型在正常固结土的三维本构模型的基础上仅增加一个材料参数的情况下能够较好地描述三维应力状态下试样排水与不排水剪切特性、固结特性、围压对应力路径和应力应变曲线的影响及平均应力、偏应力增大时出现的应力路径可逆性等特点。应用新型结构性土三维本构模型对粉质黏土的固结试验和三轴剪切试验进行模拟计算,验证了其在模拟结构性土特征方面的可行性。     

超固结因素影响下桩柱结构地震响应

地震荷载作用下饱和地基的循环加载响应以及动力液化问题成为地震工程研究中的重要课题。为更好研究饱和地基在考虑超固结因素下的影响及其在循环加载下的演化规律, 在下负荷面剑桥模型理论框架下分别通过排水和非排水三轴压缩试验对循环加载下土体的加载响应进行数值模拟研究。在以上研究基础上, 基于ADINA81平台开发负荷面剑桥模型本构关系模块, 建立两相饱和地基下的桩-土耦合体系的动力非线性有限元数值模型, 对不同模型下桩柱结构的地震响应进行了数值模拟对比研究。研究发现在下负荷面剑桥模型下结构的动力响应数值模拟结果介于弹性模型与经典剑桥模型之间, 考虑超固结因素影响后, 地基表现出更好的抗液化特性与更高的承载能力, 能改善结构的动力响应与受力状况。     

一个适用于深基坑开挖的三维各向异性模型

现场地基中的土体一般处于Ｋ0(土体静止侧压力系数)固结状态，基坑开挖时坑底土体在卸荷作用下有时会处于三轴拉伸状态。采用剑桥模型，因弹性区偏大，导致计算精度较差；采用关口—太田各向异性模型，实测资料表明预测的变形偏大，且屈服面上有奇异点。本文在修正剑桥模型基础上，提出了修正各向异性模型，然后利用变换应力法将修正各向异性模型从三轴试验的轴对称应力状态扩展至一般应力状态。新模型(三维各向异性模型)采用的SMP准则(松岗元“空间准滑面”准则)，与扩展Mises准则(米塞斯准则)相比，能较好地反映深基坑工程中坑底土体在三轴拉伸状态下的强度和变形特性以及土体的初始应力各向异性，预测的坑底隆起变形比较可靠。     

基于孔穴扩张和临界状态的黏土超固结比估算

黏土超固结比常规测试方法很难消除应力释放和土体扰动的影响,提出基于孔穴扩张和临界状态概念的利用旁压试验估算黏土超固结比的新方法,该方法能够充分利用旁压试验成果和临界状态参数。运用该方法估算了4种不同类型黏土的超固结比,并与改进的固结试验得到的超固结比展开对比。结果表明:在重度超固结比黏土中,该方法与固结试验获得的超固结比变动范围相近;在轻度超固结比黏土中,该方法获得的超固结比稍大于固结试验获得的超固结比;估算结果能够满足工程勘察要求。该方法作为一种估算黏土超固结比的原位测试新方法,扩大了旁压试验成果的应用范围,具有一定的工程实用价值。     

某路基土非饱和固结试验及研究

路基土在非饱和条件下的强度特性研究对路基设计与施工具有较大的指导意义。为研究某路基土在不同干湿状态下的非饱和变形及强度特性,该文通过非饱和吸力控制及固结压缩试验研究了某路基土重塑样的非饱和性能。试验结果表明该路基土饱和膨胀变形很小;通过气相法对土样进行吸力控制得到不同吸力控制条件下土样的体变特征,土样随着吸力的增大孔隙比减小;基于非饱和压缩固结试验的到了不同吸力状态下土样的屈服应力,随着吸力从0增大到110 MPa 土的屈服应力从200 kPa增大到1．05 MPa;通过经典模型对实验结果进行了验证,结果表明本文非饱和路基土的压缩固结试验结果能通过Alonso等在1990年提出的非饱和土BBM模型来描述。     

弱超固结黏土-混凝土接触面力学特性直剪试验研究

为探讨黏土的超固结比对黏土-混凝土接触面力学特性的影响,利用直剪仪对不同弱超固结黏土与混凝土的接触面进行直剪试验。试验成果分析表明：黏土的超固结比从1增加到2时,接触面的黏聚力增大40%,内摩擦角增大38%。弱超固结黏土与混凝土接触面尚未剪切破坏时,剪应力-剪切位移曲线符合双曲线模型;接触面剪应力达到抗剪强度后,接触面破坏,进入滑动摩擦不收敛状态。接触面的抗剪强度、初始切线劲度系数与破坏比随着超固结比的增大而逐渐增大;接触面的抗剪强度符合摩尔-库伦破坏准则。建立了黏聚力、内摩擦角、ΔL/τ-ΔL关系中的斜率和截距与超固结比的经验公式,结合摩尔-库伦破坏准则,又建立了简单的接触面本构模型。并用试验数据验证其合理性,可供相关工程参考。     

淤泥质软黏土次固结特性试验研究

以郑州地区软黏土为例,通过试验分析了淤泥质软黏土次固结变形特性.结果表明:郑州地区淤泥质软土的次固结变形具有非线性特征;次固结系数与固结压力无关,次固结系数与压缩指数的比值基本上是一个常数;超载预压对淤泥质软土的次固结变形有显著影响,次固结系数的减小不仅与超固结比有关,而且与超载作用时间有关.     

基于ABAQUS的红黏土地基排水固结沉降分析

针对红黏土地区地基排水固结过程的复杂性,对红黏土地基排水固结沉降进行数值分析。采用大型通用有限元分析软件ABAQUS/Standard中的固结计算模块Soils和自带的修正剑桥模型,以某铝厂的改造工程项目为算例,对红黏土地基中的沉降随时间的变化规律、孔隙水压力消散规律、孔隙比随深度的非线性分布以及土体的有效应力增长进行了研究。研究表明:计算结果与土力学规律吻合,能准确反映红黏土地基固结沉降的实际情况,可为红黏土地基上的建(构)物改造工程地基处理和工程设计提供参考。     

土体各向异性弹塑性模型的改进

指出剑桥模型不能反映具有初始各向异性的天然地基的变形特性;关口太田模型通过采用新的应力比,能从一定程度上反映初始各向异性。在修正剑桥模型和关口太田模型的基础上,对p-q平面上的硬化轴和屈服轨迹形状再次调整得到改进模型。分别采用剑桥模型、修正剑桥模型、关口太田模型及修正关口太田模型对地基变形进行有限元数值分析,在计算结果的基础上对各种模型所形成的柔度矩阵进行比较,验证了改进模型的有效性。     

K_0固结条件对上海粘性土强度和变形的影响

通过对上海第②层～第⑤层粘性土进行Ｋ０固结三轴不排水剪切试验，探讨Ｋ０固结初始应力对上海粘性土强度和变形性能的影响规律，并与各向等压初始应力的三轴固结不排水剪切试验的情况进行比较和分析。试验结果表明，Ｋ０固结初始应力对上海粘性土的强度和变形性能有影响；正确测试土的天然强度及变形规律，应使三轴试验的固结应力状态符合天然土层的初始应力条件，即Ｋ０固结状态。     

结构性土的二元介质模型

本文在岩土破损力学的理论框架内，认为弹脆性元在破损以前的变形特性可以用理想的弹性材料描述，弹脆性元破损后转化成的弹塑性元的变形和破坏特性可以用修正的剑桥模型来描述，通过引入反映破损过程的结构参数(破损参数和应力比)，建立了结构性土的二元介质模型。最后与人工制备结构性黏土的等向压缩试验和原状海积软土的三轴排水剪切试验进行对比，表明所建立的模型可以较好的描述结构性土的变形特性。     

循环加载条件下土的应力路径本构模型

土的应力应变关系与应力路径密切相关，充分接近的两条加载路径所产生的变形基本相同，因此可将任意应力路径转化为与其充分接近且易于计算变形的应力路径，从而获得变形。在此基础上，本文通过定义两个应力状态的参量，分别描述等应力比循环加载和等平均应力循环加载条件下土的塑性变形规律，以及两者的相互影响，并给出一个新的加卸载准则，在不增加任何土性参数的条件下，将现有的土的应力路径本构模型扩展应用于循环加载条件，建立了循环加载条件下土的应力路径本构模型。通过与试验结果的比较表明，本文提出的循环加载模型可较合理地反映土在往复荷载作用下的变形特性。模型简单易用，只含5个土性参数，并具有明确的物理意义。     

非饱和击实膨胀土总应力强度探讨

根据实际工程情况,运用非饱和土的固结快剪,对不同起始密度、含水量的击实膨胀土进行了抗剪强度试验研究,探讨了非饱和膨胀土在总应力状态下的抗剪强度特性。认为总应力强度随干密度的增大和含水量的减小而变大;内摩擦角随含水量的变化较小,而凝聚力变化较大。     

强度折减法改进及在边坡稳定性评价中的应用

传统有限元强度折减法在对岩土体强度参数进行折减时并未考虑其对变形参数(弹性模量和泊松比)的影响,会使得分析计算结果不准确,为此改进了传统强度折减法并将其应用于边坡稳定性分析中。基于Mohr-Coulomb强度准则和Duncan-Chang双曲线弹性本构模型,并深入分析土体应力状态、强度与变形的联系,分别建立弹性模量、泊松比与强度折减系数的关系表达式。据此在强度参数折减的同时,对弹性模量和泊松比同时进行修正。以均质土体边坡为例,应用改进的强度折减法开展稳定性评价,并与极限平衡法(Spencer法)进行对比。结果表明:4种有限元强度折减法准确性由大到小依次为:同时修正μ和E方法,只修正E方法,传统有限元强度折减法,只修正μ方法,结论验证了提出的改进方法的合理性和有效性。     

局部动荷载作用下土拱效应的离散元分析

在实际工程中,土拱效应不可避免地受到动荷载的影响.基于Trapdoor模型试验,建立了相应的离散元分析模型,通过比较模型试验结果与数值模拟结果,从应力和变形2个方面验证了数值模型的可靠性,并在此基础上研究了内摩擦角、荷载幅值和荷载频率对土拱效应的影响.为定量衡量土拱效应的退化程度,定义了土拱退化参数α.结果表明,在局部...     

黏土的各向异性边界面模型

基于临界状态理论和边界面本构理论，通过引入各向异性张量建立各向异性的边界面和硬化法则，提出了一个可考虑初始各向异性和诱发各向异性对黏土应力应变行为影响的本构模型。黏土的初始各向异性由不等向的固结过程产生，因此假定各向异性张量的初始值可由初始应力状态确定，并且提出了一个由塑性体应变和塑性剪应变共同决定的各向异性张量的演化规律来描述在后续应力作用下土的各向异性的变化(诱发各向异性)。文中对具有不同初始固结应力状态的多组高岭土试样的三轴试验结果进行了模拟，吻合较好。