双剪统一弹塑性本构模型及其工程应用

本文提出了基于俞茂宏统一强度理论的双剪统一相关和非相关流动的弹塑性本构模型，并给出了该统一弹塑性本构模型的有限元实施方法。重点讨论了所谓“奇异屈服面”奇异性的处理方法，定义了两类不同类型的奇异形式，给出了它们的不同处理方法。该方法既直观、简单又便于有限元的实施，它对于其它类型“奇异屈服面”角点奇异性的处理同样适用。应用基于该统一弹塑性本构模型的有限元程序ＵＥＰＰ（ＵｎｉｆｉｅｄＥｌａｓｔｏ－ＰｌａｓｔｉｃｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍ），验证了作者提出的双剪统一弹塑性本构模型及其实施方法的正确性。统一强度理论和双剪统一弹塑性本构模型可以广泛应用于各种土木、机械、航空和岩土工程的结构分析。     

三轴压缩下岩石强度与破坏面角度的双剪理论分析

应用双剪理论对岩石在三轴压缩载荷下的强度和破坏特性进行了理论分析，并将分析结果与已有实验作了对比。研究表明，在岩石的强度特性方面，双剪理论所得分析结果与实验结果较吻合。而在岩石的破坏面角度方面，分析与实验尚需作进一步研究。这可能是由于岩石的破坏特性较之强度特性对其微观结构构造和实验面的条件更敏感所致。然而，作为一种宏观强度理论，双剪理论除了能很好地表述岩石的复杂强度特性外，还具有数学表达简明、便于工程应用等特点，是分析岩石在复杂应力条件下力学特性的有效工具。     

双剪统一强度理论在土压力计算中的应用

基于双剪统一强度理论 ,将挡土结构与土相互作用问题视为空间问题 ,推导出了黏性土与无黏性土的主动土压力与被动土压力的计算公式 ,并讨论了加权系数b对主动土压力的影响。为验证公式的可行性 ,通过工程实例将计算结果和采用朗肯土压力理论所得的计算结果及实测结果进行了对比 ,对比表明 :朗肯土压力理论所得的主动土压力偏大 ,当b =0 .5时 ,采用公式所得结果比朗肯土压力理论所得结果更接近实测值 ,从而说明本文公式对挡土结构的设计有一定的指导意义     

一种新型弹塑性模型在软土地基中的运用

本文巧妙地将土体的Ｄｕｎｃａｎ－Ｃｈａｎｇ非线性弹性模型转化为弹塑性模型，并油制度充水试验的地基沉降、侧向位移和孔水压力实测值与Ｄｕｎｃａｎ－Ｃｈａｎｇ模型计算结果，本文模型计算结果，进行分析比较，说明本文模型的正确性和优点。     

基于三轴试验的非饱和土抗剪强度影响因素分析

已有的研究成果表明,含水量和干密度等物性指标对非饱和土的抗剪强度具有较大的影响,因此,有必要从试验的角度探讨含水量和干密度对非饱和土的抗剪强度的影响规律。通过三轴剪切试验,开展了控制含水量和干密度的重塑非饱和土的试验测试,试验结果表明,含水量和干密度是影响非饱和土抗剪强度的重要因素,最佳含水量和最大干密度是应力-应变关系相互转化的临界点。     

基于改进双剪统一强度理论的围岩松动圈分析

为了研究岩石应变软化、剪胀性质、中间主应力和拉压不等特性对围岩松动圈的影响,基于改进双剪统一强度理论,得到了隧道围岩松动圈半径、围岩应力及洞壁位移的解析表达式。通过与已有方法计算结果的对比,验证了该方法的可行性,并进一步分析了中间主应力大小以及软化程度对结果的影响。研究结果表明:(1)随着软化模量的降低,隧道围岩塑性区、松动区(圈)半径以及洞壁位移均逐渐减小;(2)中间主应力大小对隧道围岩弹塑性行为具有一定的影响,随着中间主应力系数b的增大,围岩的切向应力在塑性软化区、破碎区内变大,而在弹性区内减小,围岩的径向应力在3个区域内均增大;(3)隧道洞壁位移随着中间主应力系数b的增大而减小;(4)考虑中间主应力的影响以及围岩软化的程度,能够充分发挥围岩的强度潜能,合理指导隧道布置、支护设计与施工。该结果为隧道围岩松动破裂分析提供了理论依据,具有一定的工程参考价值。     

大型微摩阻土工真三轴试验系统及其应用

介绍了长江科学院研制的大型土工真三轴试验系统,该试验系统具有如下功能:①能够稳定的开展粗粒土的真三轴试验;②可以提供的小主应力最大值为3.0 MPa,大主应力最大值为15.0 MPa;③试验尺寸为300 mm(长)×300 mm(宽)×600 mm(高);④可按任意设定的加载过程,采用应力或应变控制方式进行三向独立加载,实现复杂应力条件下的模拟试验;⑤能获得粗粒土试样的应力变形全过程线。通过一个典型工程案例,将该试验系统应用于粗粒土复杂应力条件下的力学特性研究,获得了粗粒土在不同应力水平下的应力变形规律;得到了试样在不同加载路径下的强度参数,并对其破坏准则的适用性进行了初步探讨。大型微摩阻土工真三轴试验系统的成功研制,为深入研究粗粒土在高应力和复杂应力路径下的强度与变形特性提供了技术手段。     

基于SMP准则的双屈服面弹塑性模型的三维化

１　引　　言*仅有一个屈服面的弹塑性模型（如修正剑桥模型［１］）,不能很好地模拟土的剪胀性及ｐ（平均主应力）减小和ｑ（偏应力）不变的应力路径下的应力应变关系,为克服这些缺点,许多人提出了双屈服面模型。殷宗泽提出的双屈服面模型［２］也属于这一类,由于该模型在国内已得到一定的应用,所以对该模型进行进一步改进,使之能较好地预测三维应力状态下土的应力应变关系。目前现有的大多数土的弹塑性模型只有在三轴压缩应力条件下得到验证,然后用ｐ＝σｉｉ／３和ｑ＝３（σｉｊ－ｐδｉｊ）（σｉｊ－ｐδｉｊ）／２（σｉｊ为应力张量,δｉｊ为Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ符号）把模型推广到三维应力状态。用此法定义的ｐ和ｑ推广的三维模型     

关于“岩土类材料的统一强度理论及其应用”一文的讨论

《岩土工程学报》１９９４年第２期发表了俞茂宏同志的“岩土类材料的统一强度理论及其应用”一文（以下简称“原文”）。原文以双剪理论为基础，考虑了作用于双剪单元体上的全部应力分量以及它们对材料破坏的不同影响，建立了一个新的统一强度理论。本文就此提出讨论，与原文作者及读者商榷     

霍尔效应传感器在土工试验中的应用

0　前　　言 常规三轴仪已在业界广为应用 ,但并不完美 ,其误差可分为 :设备柔性误差、端部约束误差及基座误差 ,见图 1。国内外就如何提高三轴仪的测量精度开展了一系列研究 ,如Roscoe[1] 、Lo ,Chu[2 ,3 ] 、王洪瑾[4] 及其同事通过误差率定和改进试验手段来减少橡皮膜的顺变误差 ,Sarsby等[5] 对端部约束误差的机理进行了研究。然而以上方法会受到各种随机因素的影响 ,故很难精确地修正这些误差。可靠的方法是采用有效的试验手段来削除或减弱这些误差 ,如Clayton等[6,7] 建议将测量装置由压力室外部移至内部 ,且只测量试样中部三分之一区域的变形 (局部变形 )。     

EXCEL在三轴试验资料整理中的应用

三轴试验是土工试验中确定岩土强度指标的重要试验,本文通过分析三轴试验的原理,利用Excel的统计和绘图功能实现绘制摩尔圆及其强度包线图,为三轴试验资料的整理和提高土工试验成果质量提供便利与参考.     

非饱和土的非线性模型及其应用

提出了一个较完整的非饱和土的非线性模型。该模型涉及土的变形和水量变化两个方面, 共包含１３ 个参数。测定全部参数只需用两种三轴试验。应用所提模型预估三轴不排水试验中的吸力变化,理论计算与试验结果比较接近。     

下限原理有限单元法及其在土工问题中的应用

下限原理有限单元法及其在土工问题中的应用李国英沈珠江（南京水利科学研究院土工所，２１００２４）１前言５０年代，Ｄｒｕｃｋｅｒ和Ｐｒａｇｅｒ把静力场和运动场结合起来并提出极值原理，建立了土体极限分析理论，为土体极限平衡课题的求解开辟了新的途径。Ｗ．Ｆ...     

反问题理论在土本构模型研究中的应用

回顾了土本构模型研究的历史,阐述了土本构模型的概念、土本构模型研究的意义、土本身固有的复杂性,探讨了土本构模型研究存在的困难,介绍了反问题理论的概念,阐明了建立土本构模型问题属于反问题。讨论了反问题理论在土本构模型研究中的应用。     

基于双剪统一强度理论的刚性结构物竖直土压力计算

采用双剪统一强度理论,考虑中间主应力的影响,对沟内埋管的竖直土压力进行计算,得到了刚性结构物的竖直土压力的统一解.该统一解具有普遍性,既适用于拉压强度不同的材料,也适用于拉压强度相同的材料.计算结果表明,当拉压比一定时,随着填土厚度的加深,竖直土压力随着中间主应力系数的增大而减小,即沟壁向上的摩阻力对管顶上土压力的卸荷作用更加明显.应用双剪统一强度理论可以得出更符合土体性质的竖直土压力,可以更好地发挥材料的强度潜能,使其在工程应用中取得显著的经济效益.     

考虑强度非线性的堆石料弹塑性本构模型研究

根据堆石料大型三轴试验成果,提出了非线性强度包线在q-p 坐标面上的幂函数表达式。将此非线性强度准则模式应用于剪切屈服面与体积屈服面表达方程的推导,从而建立了一个可反映堆石料实际工程特性的新型弹塑性本构模型。应用自编计算程序将该模型与殷氏模型用于不同应力路径条件下堆石料试验的数值模拟研究,对比分析表明:本文模型计算结果与试验实测结果更为一致,能较好地描述各种加载路径下堆石料的强度与变形性状。     

粗粒土的大型三轴试验及其变形与强度特性研究综述

大型三轴试验试样尺寸大,需土料多,存在制样困难、成功率低的特点;粗粒土具有粒径大、级配复杂及透水性较强等特性,研究粗粒土的工程特性与本构关系时应充分考虑这些固有特性。文中概括和总结了粗粒土大三轴试验研究进展情况,包括抗剪强度、变形特性、本构模型、研究方法等方面,并结合已有研究成果,提出了今后关于粗粒土的研究方向。     

发展水平报告之三 土的强度测试技术和自动化

<正> 大多数建筑物都建造在土基上或以土作为建筑材料,因此,探测土的工程性质就成为建筑物设计中一个必不可少的环节。土的室内试验的主要目的就是要为设计人员提供表征土的工程性质的合理参数以及确立和探索土的应力-应变-强度关系。 从事土工测试工作有经验的工程师都知道,土是大自然的产物,不同于钢材、混凝土、塑料等人工合成材料,其工程性质受到密度、湿度、温度以及孔隙水中化学成分等多种因素的影响;当土体与建筑物共同作用时,其力学性状又因受应力状态、应力历史、加荷速率和排水条件等而变得相当复杂。因此,就我们的知识现状,还不能对实际情况进行详细的、正     

三参数双t 2强度理论及其在岩石材料中的应用

岩石力学中的强度理论是土木、采矿和水利等众多岩石工程中的安全性和稳定性设计的重要基础理论，它的研究具有重要的意义。首先，在二参数的双t 2强度理论的基础上，建立了三参数双t 2强度理论，并给出了材料的极限强度比，从而说明了对应不同材料的不同强度理论。其次，利用三参数双t 2强度理论分析了岩石材料的脆性破坏，并同某些岩石岩样的试验数据进行了对比。结果表明，三参数双t 2强度理论在岩样的强度分析中是令人满意的。     

岩石非线性黏弹塑性蠕变模型研究及其参数识别

基于岩石加速蠕变阶段的力学状态特征,提出一个非线性黏滞系数的牛顿体,建立一个新的岩石非线性黏弹塑性蠕变模型,该模型能够很好地模拟岩石非线性蠕变的衰减、稳态和加速蠕变3个阶段,而且在一定条件下该模型可以蜕变为Burgers或西原模型;基于提出的非线性蠕变模型,推导岩石在不同恒定荷载情况下的蠕变方程,分析岩石蠕变的非线性特征.采用岩石全自动三轴流变伺服仪,对锦屏一级水电站工程左岸高边坡砂板岩和大理岩进行三轴蠕变力学试验,获得典型的岩石加速蠕变曲线.将Quasi-Newton算法(BFGS)嵌入到最小二乘法(LSM)中,提出BFGS-LSM算法,该方法能够快速准确地逼近精确解,并且不易收敛于局部极小点;采用该算法,利用获得的岩石全程三轴蠕变试验结果,对岩石非线性黏弹塑性蠕变模型参数进行辨识,辨识的结果和试验曲线吻合较好.