描述饱和砂土剪切特性的一个热力学本构模型

砂土的力学特性十分复杂,与其所处的物理状态直接相关,表现为松砂的剪缩以及密砂的剪胀特性,受相对密度和有效围压的共同影响。为有效地描述饱和砂土在不同物理状态下的剪切特性,基于颗粒物质热动力学理论,考虑颗粒层次能量耗散机制,并结合引入状态参数的剪胀方程,发展一个饱和砂土的热力学本构模型。该模型形式较为简单,不涉及屈服准则、流动法则等概念,而是引入颗粒熵和颗粒温度的概念来描述砂土内部的不可逆变形,并通过迁移系数和能量密度函数将饱和砂土内部的能量耗散机制与宏观力学行为建立联系。模型可以反映饱和砂土在剪切过程中由于相对密度和有效围压的变化对土体强度和变形特性的影响。基于模拟计算结果与等向压缩、三轴不排水以及排水剪切试验结果的对比,验证了模型描述饱和砂土剪切特性的能力。     

基于应变软化与剪胀性特征的粉砂土双硬化弹塑性本构模型

针对上海粉细砂不存在惟一临界状态线的特点,对传统的砂土本构模型进行了改进,提出了一个能合理描述剪胀性和应变软化特性的粉细砂弹塑性本构模型.该模型采用双屈服面形式,可同时反映剪切变形及压缩变形机理.模型对传统修正剑桥模型中的剪胀性公式进行了改进,考虑了状态转换应力比与初始有效围压的相关性.为了描述应变软化特性,提出了一个利用残余状态应力比和峰值应力比的应变软化公式,可较为合理地反映粉细砂的应变软化特性.通过对上海粉细砂的多组试验结果模拟,验证了本文模型的合理性和有效性.     

基于应变软化与剪胀性特征的粉砂土双硬化弹塑性本构模型

针对上海粉细砂不存在惟一临界状态线的特点,对传统的砂土本构模型进行了改进,提出了一个能合理描述剪胀性和应变软化特性的粉细砂弹塑性本构模型. 该模型采用双屈服面形式,可同时反映剪切变形及压缩变形机理. 模型对传统修正剑桥模型中的剪胀性公式进行了改进,考虑了状态转换应力比与初始有效围压的相关性. 为了描述应变软化特性,提出了一个利用残余状态应力比和峰值应力比的应变软化公式,可较为合理地反映粉细砂的应变软化特性. 通过对上海粉细砂的多组试验结果模拟,验证了本文模型的合理性和有效性.     

砂土的三剪统一本构模型

以修正剑桥模型为基础,基于三剪统一强度准则,推导出砂土的三剪统一本构模型,并编写了相应的ABAQUS二次开发子程序。对松砂进行了排水和不排水条件下的常规三轴压缩试验,利用二次开发后的ABAQUS软件模拟了试验模型的应力状态。数值解与实验结果符合较好,证明模型推导和二次开发编程的正确性。在此基础上,模拟不同排水条件下真三轴压缩试验,讨论了中主应力影响系数对应力应变曲线的影响。更多还原     

砂土内在各向异性的本构模拟

基于砂土的应力-应变-强度关系受土骨架结构朝向和主应力方向间相对关系影响,相同状态砂土在三轴压缩条件下剪切膨胀,在三轴拉伸条件下剪切收缩的研究.介绍一个模拟砂土内在各向异性的本构模型.模型采用描述材料内在各向异性的二阶对称组构张量和各向异性状态变量(组构张量和应力张量的联合不变量)描述土的各向异性.在e-p平面,临界状态线不固定,而与各向异性状态变量相关.塑性模量也与各向异性状态变量相关.模型能在很大应力和密度变化范围内模拟砂土的剪缩和剪胀行为,特别是主应力方向和土骨架结构朝向间夹角对砂土性质的影响.模拟结果与实验数据吻合.     

状态参量与砂土剪胀性判别方法

论述了砂土剪胀性特点和状态参数概念.通过对现有试验结果的对比分析,建立了相变线的概念,提出了相变孔隙比和相变应力比的定义和计算公式.提出了状态参量的计算公式和依据状态参量判别砂土剪胀(缩)的具体方法,并建立了砂土的剪胀比计算公式.为建立砂土本构模型提供依据.     

土工格栅加筋碎石土本构模型试验研究

在大型三轴仪上进行素碎石土和加筋碎石土排水剪切试验 ,探讨了加筋碎石土的应力 -应变特性 ;提出了塑料土工格栅加筋碎石土的E_S非线性本构关系模型 ,并确定了模型的计算参数 ,为加筋碎石土的理论计算提供了依据     

砂土弹塑性-损伤本构关系的数值建模

认为岩土介质变形中出现的剪胀现象实质上是一个损伤过程.通过中密砂的三轴压缩试验,发现其在剪胀后,弹性模量和剪切模量大幅度下降,这进一步证实了剪胀的确是个损伤演化过程.引进了一个损伤变量描述这个过程,结果表明,损伤程度相对塑性体积应变的变化速率与初始固结压力相关,且随压力增大而减小.同时利用数值建模方法建立了砂土的弹塑性-损伤模型,考虑了弹塑性变形与损伤的耦合效应,获得了相应的应力应变关系及它的三维曲面.     

考虑细观接触的堆石料本构关系研究

考虑细观接触的堆石料解析模型不仅可以很好地反映堆石料的应力-应变关系,而且可以揭示土体变形和强度发展的细观机理.通过设置特征粒径并采用随围压增加而减小的峰值内摩擦角,将颗粒材料的本构模型应用于堆石料的三轴试验结果模拟中,并采用粒子群优化算法搜寻细观本构模型参数,与试验应力-应变-体变关系比较可以看出,拟合效果很好.表明文中提出的从细观本构出发,构筑堆石料应力-应变关系的方法切实可行.     

三剪统一弹塑性本构模型及ANSYS二次开发

针对传统方法在求解岩土工程问题中,只能得出理论解的不足。基于三剪统一屈服准则,推导了三剪统一弹塑性本构关系并编写了相应的ANSYS二次开发子程序,以用于实际工程。通过对静水压力下圆形隧洞进行应力数值计算,结果表明所得数值解与解析解相吻合,从而证明了模型推导及二次开发编程的正确性,并将该程序用于实际边坡稳定的计算中,得出了该边坡问题的数值解。算例表明:中间主应力系数增大,滑体稳定系数也增大,但变幅不大。更多还原     

饱和花岗岩水-力耦合力学特性试验研究

采用全应力多场耦合三轴试验仪,对饱和花岗岩开展了不同加载速率、不同围压、不同孔压下的水-力耦合三轴压缩排水试验,分别给出了饱和花岗岩在不同加载速率、不同有效围压下的应力-应变曲线,分析了峰值强度、峰值应变、弹性模量随加载速率以及有效围压的变化规律。研究结果表明:(1)在不同有效围压和加载速率的条件下,岩样的应力应变曲线均经历了非线性压密、弹性、屈服、峰后四个阶段。偏压加载初期非线性压密阶段比较明显,而随着围压的升高非线性段逐渐消失;由于花岗岩的致密性较高,因而曲线的弹性阶段较长且相对平滑;在屈服和峰后阶段,岩石呈现出明显的脆—延性转化的过程。(2)饱和花岗岩的峰值强度随着加载速率的增加而增大;且当有效围压相同时,岩石的峰值强度大致相等,抵抗外界荷载的能力大致相同。(3)缓慢加载条件下饱和花岗岩的峰值应变表现出加载速率强化效应,但强化效果是有限的;且在有效围压相同条件下,随着围压和孔压的同步增长,峰值应变也呈增长的趋势。(4)弹性模量随着加载速率的增加呈二次多项式增长,但随着围压和孔压的同步增长而逐渐降低。     

超前锚杆预支护机理的模拟试验与成拱力学模型研究

在某类软弱、破碎岩层条件下，通过岩性模拟试验和超前锚杆预支护结构整体模拟试验研究，对超前锚杆预支护结构的支护机理进行了分析和解释，并建立了超前锚杆预支护成拱力学模型，对超前锚杆轴向平面上部碎块体应力场及垂直于超前锚杆横断面内成拱进行了试解答。     

尾矿砂力学特性的试验研究

系统地研究尾矿砂的物理及渗透、压缩与抗剪等方面的特性，探讨了尾矿砂在高压下的压缩及张皮特性，并按ε－ｖ模型计算出所需的参数，以供坝体稳定和变形验算．     

细粒含量对饱和砂土动孔压演化特性的影响

利用GDS循环三轴仪,对不同细粒含量砂土进行了不排水动三轴液化试验,并基于Seed孔压应力模型,研究了细粒含量对液化进程中动孔压演化特性的影响。研究结果表明：细粒含量对砂土孔压发展影响较大,其影响主要体现在孔压发展模式参数θ的不同。含细粒砂土中细粒含量与孔压参数θ的关系不是呈单调的线性关系。参数θ先随着细粒含量的增加而减小,并在细粒含量为30%时达到最小值,之后随着细粒含量的增加又逐渐增加,不同的是参数θ在细粒含量超过30%后,其增加的趋势相对平缓。通过对不同细粒含量砂土动孔压演化特性试验研究,更进一步证明了临界含量的存在,试验所用的含细粒砂土,临界细粒含量在30%左右。     

零围压下岩石剪胀性能的试验研究

首次采用“零围压单轴试验”对煤系地层两种岩石试样的剪胀力进行了系统测定及分析,得到一系列新的认识,对深入研究软岩巷道剪胀变形压力以及建立岩石类材料本构方程提供了实验依据,开拓了新的研究思路．     

砂土的次加载面动本构模型

基于临界状态土力学框架,建立了一个适用于往返循环荷载作用的砂土次加载面本构模型。模型采用无弹性域假设,认为土体受到反向荷载的瞬时就产生塑性变形,砂土的弹性区域退化为一个点。根据试验结果,屈服面采用倒子弹头型。由于砂土的孔隙比与固结压力不存在唯一的关系,这样使得屈服面大小与孔隙比不能直接耦合,因而硬化规律不是剑桥模型的体变硬化,而是采用增量形式的塑性偏应变硬化表达式。流动法则采用加入状态参数概念的修正的Rowe应力剪胀关系。该模型能考虑砂土变形特性对密度和固结压力的双重依赖型,能合理地模拟砂土动荷载下的应力-应变关系曲线的光滑性、变形积累性、滞洄性。     

饱和紧密砂土在扩孔压力下超孔隙水压力估算

本文是文献［１］研究的继续。文中给出了饱和紧密砂土内球形孔扩张压力下超孔隙水压力大小及其分布的解答，据此可分析赵孔隙水压力对该土类中静力项深或打（压）桩初期贯入阻力的影响。     

内蒙古扎赉特旗油砂油的脱水实验

以中国内蒙古扎赉特旗油砂油为例,利用加入破乳剂及加热沉降相结合的脱水方法,对内蒙古油砂油进行脱水,确定了最佳实验操作条件。实验结果表明：以破乳剂C（硫酸、乙二醇、T-260按一定比例复配而制得）为脱水试剂,在操作温度为90℃、沉降时间为5h的条件下,可有效地脱除油砂油中的水,净化油的含水率≤1%。     

水泥搅拌饱和黄土强度特性试验研究

通过试验对水泥、粉煤灰与饱和黄土搅拌后的强度增长特性进行研究,探讨水泥搅拌饱和黄土强度与二灰(水泥、粉煤灰掺合料)掺入比、养护龄期的关系.试验结果表明:二灰掺入比越大,强度越高,当二灰掺入比从12%增加到20%,龄期90 d,水泥搅拌饱和黄土强度平均增长1.90倍;龄期为90 d、二灰掺入比为12%和20%的水泥搅拌饱和黄土的强度分别是原状土强度的40倍和80倍;水泥搅拌饱和黄土强度随龄期增加而增大,养护龄期与强度总体上呈fcu,90∶fcu,28∶fcu,7=1∶0.38∶0.17的比例关系.