黏土的一维非平行等效时间线流变模型

在连续介质流变理论框架内研究了等效时间与流变速率之间的内在关系.当软土的流变速率仅取决于应力和应变量时,在相同应力和应变状态下简单加荷历史的黏土流变速率等于复杂加荷历史的流变速率,故根据简单加荷历史反算而得的黏土流变速率可用于复杂加荷历史的建模工作,在简单加荷历史下反算黏土流变速率所用的持续时间即是等效时间,在简单加荷历史簇中相同等效时间的应力应变关系线即为等效时间线.根据上述建模思路,获得了软土等效时间线不平行时流变速率与等效时间之间的关系,建立了等效时间线不平行时黏土的一维流变模型,该流变模型可退化为等效时间线平行时的Yin Graham一维流变模型.根据室内流变试验确定了模型参数并验证了模型的合理性.     

软土的等效时间线剪切流变模型

为反映软土剪切流变的非线性特性,建立剪切流变模型,修正了Singh-Mitchell提出的指数型剪切蠕变经验公式,使之适用于低修正应力水平工况.根据黏塑性剪应变-耗散剪应力-等效时间之间的关系方程推导出黏塑性剪应变速率与剪应力和黏塑性剪应变之间的函数表达式.把该表达式和剪切弹性模型相结合,建立了剪切弹黏塑性模型.以此模型为基础,不但获得了有效围压恒定时单级和多级荷载作用下的剪切流变解析解,而且还获得了有效围压和剪应力均随时间变化时的剪切流变积分解答.结果表明,流变模型能够较好地定量模拟三轴固结排水试验中多级加载作用下的剪切蠕变发展过程,合理地反映剪应变随修正应力水平(或剪应力)、有效围压和持续时间等影响因素变化的流变规律.     

含统一屈服面的非饱和黏性土弹塑性本构模型

首先将非饱和土巴塞罗那基本模型(Barcelona basic model,BBM)中的加载湿陷(loading collapse,LC)屈服面和吸力增加(suction increase,SI)屈服面统一为一个光滑的屈服面,然后基于弹塑性理论导出相应的弹塑性本构模型.统一屈服面的优点是可以进行LC屈服和SI屈服二者之间的耦合分析,即能模拟净应力和吸力同时变化的加载路径.此外,由于所建模型的屈服面没有尖点,因而可以简化数值模拟计算.所建模型共有14个参数,其中12个与非饱和土的物理力学性质和塑性屈服特性有关,另外2个与土的塑性硬化特性有关,所有参数都可通过非饱和土室内控制吸力的三轴等压和剪切试验确定.所建模型的模拟结果与本次试验研究及已发表文献中试验数据的对比表明,二者之间有较好的吻合,说明所建模型的合理性及有一定的实用价值.     

非饱和土弹塑性模型及其有限元法

在Ａｌｏｎｓｏ模型基础上,应用塑性增量理论导出了非饱和土弹塑性本构矩阵［Ｄ］ｅｐ的计算公式,并用于有限元分析中．从而为非饱和土的弹塑性分析提供了一种途径．     

两类剪切屈服面的非饱和土BBM模型对比研究

针对使用椭圆形剪切屈服面的非饱和土BBM弹塑性模型计算抗剪强度偏低的问题,提出了非饱和土水滴形剪切屈服面函数,对原模型进行了改进,将水滴形屈服面扩展到非饱和土中,提出了非饱和土水滴形剪切屈服面函数,采用相关联的流动法则改进了BBM模型。通过对同一组试验的数值模拟,对比研究了改进模型的合理性以及与原模型的差别,结果表明,在控制吸力条件的三轴压缩状态下采用水滴形屈服面的改进BBM模型对非饱和土强度及变形的计算更为合理。     

非饱和土本构模型研究进展

总结了非饱和土本构模型的研究历史和现状,介绍了非饱和土的各类模型,包括弹塑性模型、广义吸力模型、损伤模型、基于热力学的混合物理论模型.把弹塑性模型分成3个部分进行了介绍:未考虑饱和度影响,考虑饱和度影响但未考虑滞后现象和考虑滞后现象.并介绍了利用热力学和混合物理论建立非饱和土本构模型的新方法,指出了目前非饱和土本构模型研究中存在的问题,给出了今后可能的发展趋势.     

非饱和土渗水时间的确定方法

非饱和土水气联合测试仪测定渗水系数的关键是渗水时间的准确确定．本文利用均方差来监测渗气系数的变化，从而确定出渗水时间，通过实验比较，说明按此种方法确定的渗水时间是合理的．     

电流变效应的等效平板电导模型

建立了计算两个轻微接触半球在非极性液体中吸引力的等效平板电导模型,把每个半球等效为有一定厚度的平板,给出了等效平板厚度的表达式,从而简化了颗粒之间相互作用力的计算方法。文中用等放平板厚度的概念讨论了各物理量对吸引力的影响。最后预测了电流变液的准静态屈服应力和实测值是符合的。     

非饱和原状土本构模型研究

提出了反映外力和浸润2个扰动因素影响的耦合扰动变量的概念.根据复合材料均匀化理论的思想建立了适用于非饱和结构性土的本构模型,该模型中考虑了水的滞后性与土体变形的耦合作用及饱和度变化对结构性劣化的影响,同时给出了耦合扰动变量的演化方程.将本文模型的预测结果与已有的实验结果进行了对比,本文模型能较好地反映非饱和原状土结构性对土体力学性能的影响,即软化现象.     

非饱和土的结构强度

从非饱和土中孔隙分布规律出发，推导出了非饱和土结构强度与基质吸力的关系。理论公式与试验结果相符合，并且便于实际应用。     

软土流变特性试验研究

根据室内三轴流变试验的结果,研究了北京地区粉质粘土的流变特性。结果表明,该类软土具有较明显的变形时效性及其在不同应力水平下的蠕变特性。通过分析蠕变曲线的规律,选择了广义开尔文五单元理论模型和时间硬化经验蠕变公式来描述软土的流变特性,并达到了良好的精度,建立了适合北京地区典型软土的流变理论模型和经验模型。     

稳态流下非饱和土地基承载力模型

基于稳态流下吸应力剖面具有明显非线性的特点,在仅考虑竖向稳定渗流条件下,通过补充普朗德尔假定,利用刚体平衡方法,推导普朗德尔滑动面范围内滑动土体稳态流下非饱和土地基的极限承载力计算模型,讨论地下水埋深和比流量变化对地基极限承载力的影响。结果表明：稳态流下非饱和土地基的极限承载力公式考虑了滑动土体内吸应力非线性分布特点对地基极限承载力的影响;当土体内吸应力随深度增加呈现出先增大后减小的特点时,地基极限承载力随地下水位埋深减小呈先减后增的变化趋势;当滑动土体内吸应力随比流量的增大呈现先增后减的趋势时,地基极限承载力呈现先减小再增大的变化趋势。     

An improved Mesri creep model for unsaturated weak intercalated soils

The weak intercalated soils in redbed soft rocks of Badong formation have obvious creep characters. In order to predict the unsaturated creep behaviors of weak intercalated soils, an unsaturated creep model was established based on the unsaturated creep tests of weak intercalated soils by using GDS triaxial apparatus. The results show that the creep behaviors of intercalated soils are apparent and significantly affected by matric suction. Based on this, an empirical Mesri creep model for intercalated soils under varying matric suctions was built. The fitting results show that the parameters Ed and m of this model are in good power relations with matric suction s and stress level Dr, respectively. An improved Mesri creep model was established involving stress-matric suction-strain-time, which is more precise than the Mesri creep model in predicting the unsaturated creep behaviors of weak intercalated soils.     

Stress-strain relationship of unsaturated cohesive soil

A moisture-content based constitutive model was proposed based on the hyperbolic model as an attempt to move towards the implementation of unsaturated soil mechanics into routine geotechnical engineering practice. The stress-strain behavior of in-situ soil at a depth of 5 m was investigated by conducting undrained triaxial compression tests using the remolded soil samples. The test results show that the stress-strain relationship of unsaturated cohesive soil is still hyperbolic. The values of parameters a and b given in the model decrease with increasing the confining pressure for soil samples with the same moisture content and increase with increasing the moisture content for soil samples under the same confining pressure. The relationships between parameters a, b and moisture content were studied for confining pressures of 100, 150, 200 and 250 kPa. The comparison between the measured and predicted stress-strain curves for an additional group of soil samples, having a moisture content of 25.4%, shows that the proposed moisture content-dependent hyperbolic model provides a good prediction of stress-strain behavior of unsaturated cohesive soil.     

河道淤泥气泡混合轻质土剪切流变特性及模型

利用剪切流变试验对以水泥为固化剂的河道淤泥气泡混合轻质土的流变特性进行了试验研究。试验结果表明,经固化处理的河道淤泥气泡混合轻质土在荷载作用下具有类似于硬粘性土的流变特征。剪切流变可以分为3个阶段：在剪应力水平较低时,剪切流变曲线呈衰减稳定型;随着剪应力水平的提高,剪切流变曲线呈非稳定的等速型;当剪应力水平增大到一定程度时,剪切流变曲线呈加速型。河道淤泥气泡混合轻质土的流变性随着混合轻质土强度的提高而降低。根据试验所呈现的剪切流变规律,可以发现河道淤泥气泡混合轻质土的剪切流变符合七元件黏弹塑性剪切流变模型,模型能够比较好地描述河道淤泥混合轻质土在各种剪应力水平下的衰减、等速以及加速流变过程。     

基于Geo-Slope的非饱和土边坡稳定性分析

在边坡稳定性分析与评价时应考虑基质吸力和支护方式的双重影响。鉴于传统边坡稳定性分析中存在的问题,应用Geo--Slope软件分析了考虑基质吸力影响的非饱和土边坡稳定性。揭示了基质吸力对边坡稳定性的影响程度,同时亦分析了潜在滑移面随基质吸力的开展状况和边坡安全系数对吸力内摩擦角的敏感度。