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     

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。     

ABAQUS中剪胀角的选取探讨

混凝土、岩土等摩擦型材料,其强度特性参数指标的选取至关重要。而当前对剪胀角存在模糊认识,导致在理论分析和数值计算中常会产生较大的误差。研究材料的本构关系时,常会根据材料的特性对混凝土、岩土等摩擦型材料采用非关联流动法则,即剪胀角ψ<φ(摩擦角)。有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型也采用该法则,设置了剪胀角参数,但剪胀角到底如何取值,目前尚无定论。本文从实验和理论两方面对剪胀角取值进行分析,并探讨剪胀角对坝体地震反应的影响。     

砂浆材料压剪受力性能研究

针对砌体结构中的砂浆材料,考虑4种强度等级和11种压剪应力状态的影响,利用自行设计的砂浆材料简易剪压试验装置,对砂浆棱柱体试件进行了压剪破坏实验。根据实验结果,将压剪试件的破坏分为受剪、压剪耦合和受压3种形式。通过测试砂浆棱柱体试件在不同压应力水平下的抗剪强度,对实验数据进行无量纲化处理,获得了其在压剪状态下的破坏准则。将该准则应用于砌体试件的离散单元模型中,对砌体试件的压剪实验进行了数值模拟,数值模拟结果与实验结果符合程度较好。研究手段和成果可为基于离散单元法的砌体结构的数值模拟提供数据基础。     

基于ABAQUS对D-P准则 剪胀角的讨论

为了更好地描述岩土材料的强度特性,在M-C准则的基础上出现了D-P准则,在有限元软件ABAQUS中得到了广泛应用。但是D-P准则的参数选取不当,有可能导致计算结果误差较大,为此本文分析了D-P准则的基本特性,给出了平面应变条件下基于非关联流动法则的D-P屈服准则与M-C准则的匹配公式,从而可以得到剪胀角在0~之间的数值,继而研究剪胀角对坝体—地基体系的影响。     

剪缩型土的剪胀性大数据特征与计算模型

剪胀性是岩土材料区别于其他材料的重要特征,其基本力学特性目前尚未研究透彻,由此导致相关本构模型无法充分反映岩土材料的变形机制。本文提出了一种并行化的LM优化回归算法,该算法解决了剪缩型土的大规模剪胀性数据回归分析时的全局优化性差、收敛性慢、计算效率低的问题。利用该算法建立了剪胀率与其各影响因素之间的相关性函数。根据剪缩型土的剪胀性大数据特征和基本力学特性,考虑了剪胀率主要影响因素和附加影响因素的综合作用,构造了可以反映剪缩型土剪胀性共同规律的计算模型。该模型和剪缩型土所有实验数据的剪胀率拟合度高达0.938,明显优于剑桥模型和修正剑桥模型下的剪胀模型,而且本模型能够较好地反映不同剪缩型应力路径下剪缩型土的剪胀性。     

双剪统一强度理论的改进

1 引言 工程中的岩石,土、混凝土等材料多处在复杂的三维应力状态下,其变形和强度特征也极为复杂。研究其变形和强度规律具有重要的理论意义和工程实际意义。自1773年Coulomb提出土的剪切强度理论至今的200多年里,各国学者提出了众多的岩士类材料强度理论。按照剪切屈服的概念,可将其归纳为三类:(1)单剪系列强度理论(以Mohr-Coulomb准则为代表);(2)八面体剪应力系列强度理论(以Drucker-Prager准则为代表);(3)双剪系列强度理论(以     

抗剪强度随干湿循环变化对边坡安定性的影响

干湿循环将会导致岩土介质的抗剪强度产生循环变化.本文探讨了干湿循环中材料参数的循环变化对边坡安定性的影响.将材料性质的循环变化等效成载荷,并与孔隙水压的循环变化一同在安定分析中统一进行分析.最后对一算例进行计算,结果表明,即使只考虑抗剪强度参数10%的循环变化,边坡的安定安全系数也会比极限安全系数有相当程度的减小,表明抗剪强度随干湿循环的变化,会对边坡的安定性产生不可忽视的影响.     

考虑中间主应力影响的土中孔扩张问题精确相似解

由于莫尔库仑模型不能考虑中间主应力对材料屈服的影响，本文使用双剪统一强度理论，考虑中间主应力的影响，并同时考虑土体的剪胀和应变软化特性，给出了柱孔或球孔扩张问题的精确相似解答。算例表明，中主应力对计算结果影响显著，与不考虑中主应力影响结果相比，考虑中主应力影响时塑性区半径明显减小，极限扩张压力明显增大，同时土的应变软化和剪胀特性对相似解结果也有很大影响。     

广义位势理论本构模型的加卸载准则探讨

经典弹塑性理论一般通过屈服函数来确定加卸载准则。由于土体的应力应变特性比较复杂,因此,建立屈服函数的过程也较为复杂,通常需要较多的假设。广义位势理论从数学原理出发,直接建立岩土材料的本构模型,具有明确的数学依据和较少的物理假设,建模精度高。从数学角度来看,加卸载准则是广义位势理论中状态方程的分段条件。该文从数学原理和状态方程的确定方法出发,提出了分段型加卸载准则,该准则物理意义明确而且简单实用。最后,以基于广义位势理论的类剑桥模型为例,说明分段型加卸载准则的建立步骤及其合理性。     

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。     

基于Ottosen模型的混凝土多轴动态强度准则

由于混凝土材料的率敏感特性,不同应变率水平下混凝土结构的承载力、刚度具有不同的变化机理。在地震作用下,除了考虑混凝土结构承受的复杂应力之外,应变率也是分析混凝土动态强度变化规律不可忽略的因素,若依然使用单轴拉、压、剪强度理论对工程进行设计和计算,可能会对大型结构的建设和使用带来危险。基于Ottosen静态强度准则模型,结合大量不同强度等级混凝土多轴静、动强度试验结果,建立了一种考虑应变率效应和混凝土强度等级两个因素的混凝土多轴动态强度准则。分析表明该强度准则符合混凝土破坏曲面连续、光滑、外凸等要求,能较好地反映普通混凝土的多轴动态强度变化规律,而且只需要通过几个特征点就能得到,形式简单,便于实际工程应用。     

基于积分法的均质边坡稳定性区间分析

为了考虑岩土体材料自身强度参数的随机性对边坡稳定性的影响,采用边坡稳定积分法代替传统条分法,避免了条分法中土条数目不同带来的计算误差,并利用区间分析理论,充分考虑岩土体抗剪强度参数的随机性,得出了土体参数在一定范围内变化情况下的区间安全系数表达式及浸水条件下边坡的区间安全系数表达式,并通过Matlab语言进行程序的编制。计算算例表明:常规方法求得的安全系数包含在此方法所求的区间范围内,体现了此方法对均质边坡的计算结果正确合理,得出的区间结果具有一定的实际工程意义。     

土钉加固边坡稳定性分析的等效参数提高方法

基于Mohr-Coulomb准则,通过等效提高岩土体抗剪强度参数的方法来体现土钉对边坡的加固作用,明确了土钉加固参数和土体力学参数之间的关系。通过对土钉长度、角度以及间距进行敏感性分析发现,土钉间距、长度对边坡稳定性有较大影响,而钻孔角度的影响不明显。最后将该方法应用于鲜水河水电站边坡治理工程的稳定性分析,并与等效集中力法进行对比,计算结果表明:等效参数提高法与经典的集中力法计算得到边坡最危险滑动面位置及安全系数比较接近,验证了等效参数提高法的合理性;等效参数提高法考虑了土钉对边坡岩土体抗剪强度参数的影响,计算简便且收敛性好,具有较高的工程应用价值。更多还原     

水库临建填方边坡稳定性分析

以渗流理论和岩土力学基本理论为基础,建立考虑降雨入渗过程中滑动面抗剪强度动态折减的边坡稳定性计算模型,以水库临时填方边坡为例对建立的计算模型进行实例验证。     

循环荷载作用下粉细砂累积变形的等效粘塑性本构模型

为了提出理论基础明确、计算方法简单有效的适用于长期交通荷载作用下粉细砂累积变形计算的本构模型及数值模拟方法，基于经典弹塑性理论框架，依据安定性基本理论，考虑砂性土材料的双屈服面及剪胀性特征，并引入Suiker（2002）模型中的塑性应变增量表达式，针对无粘性路基材料提出了预测长期累积不均匀变形的等效粘塑性本构模型。数值模拟结果表明，模型对于粉细砂长期循环累积塑性变形具有很好的模拟能力，而且计算步长可相当大，适于大数目循环加载的有限元计算。     

试论岩石力学与土力学统一共核理论模型

从几个方面讨论岩石力学与土力学统一共核的理论模型.弹塑性分析所采用的Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则以及考虑所有应力分量的统一强度理论虽然各有缺点,但都能较好的表征岩土介质的某些特性;粘弹性模型中的广义Kelvin模型和粘弹塑性模型中的西原模型较全面地反映出工程中的岩土特性;连续介质力学模型已成功地描述了土体和某些岩体的力学属性.通过对本构模型和强度理论、流变模型、连续介质和不连续介质力学模型的讨论,阐述了岩石力学与土力学是一个统一的理论体系的观点.     

层状复合岩体的改进Hoek-Brown强度准则研究

Hoek-Brown强度准则是岩土工程领域应用最为广泛的强度准则之一,但其最初只适用于各向同性岩体。通过将层状复合岩体考虑为横观各向同性材料,引入各向异性状态参数(被定义为材料微观结构偏张量与标准化偏应力张量之间的联合不变量),并将该参数与Hoek-Brown强度准则耦合,建立了层状复合岩体的强度准则。结合干燥和饱和状态下的千枚岩、板岩和沉积石英岩的三轴试验结果对计算结果进行验证,结果表明改进的Hoek-Brown准则能较好地预测层状复合岩体的破坏强度。     

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。     

帽盖塑性模型参数的简易确定法

近年来在岩土工程中提出了不少的土的本构模型。其中帽盖塑性模型在岩土工程有限元分析中应用最广。从理论上讲、帽盖模型特别适用于土,因为它可以考虑应力历史、应力路径、剪胀以及中主应力。但是,现在许多岩土工程人员尚不熟悉确定该模型材料参数的过程。本文提出一个简单可靠的方法,它将帽盖模型的参数与常用的土工试验资料联系起来。