人工冻结黏土单轴蠕变本构关系研究

通过对黏土进行重塑,在不同温度与应力的条件下对其进行单轴蠕变试验并获得应变与时间的关系曲线;再对常用元件模型进行添加删除元件,组合出适用于工程实践的模型,由此推出应变与时间的对应函数;最后,在origin中对试验曲线进行拟合。拟合结果表明:所得函数能够较好地反映试验结果,可用于工程实践。     

不同冻结温度下深部人工冻土单轴蠕变特征试验研究

本文进行了人工冻土不同温度下(-10、-15、-20、-25℃)单轴抗压强度和不同应力(σ=0.2σs,0.3σs,0.5σs,0.7σs)单轴蠕变试验。试验结果表明:冻土单轴抗压强度与冻结温度具有很好的线性规律;冻土的蠕变特性表现为两个阶段,当应力水平较低时,处在衰减型蠕变阶段;当应力水平较高时,则处在非衰减型蠕变阶段。     

基于能量耗散理论冻土本构模型的研究

通过损伤理论中的有效应力与损伤影响张量来表现冻土的损伤。冻土耗散函数表示成塑性耗散（DP屈服准则）和损伤耗散之和的形式,其中塑性耗散函数中耦合了损伤变量。通过弹塑性及损伤的演化过程,建立了冻土弹塑性损伤增量本构模型,并给出了其有限元格式。     

等效时间和岩土材料的弹粘塑性模型

 介绍描述岩土材料蠕变的等效时间、参考时间线等概念和如何用这些概念推导出一个简单的一维弹粘塑性(12D EVP) 本构模型。还介绍了确定模型参数的方法、殷2Graham 模型及其试验验证, 和用土与岩石的试验数据来验证等效时间和蠕变速率与加载历史基本上无关的结论。     

人工制备遗址土非线性蠕变本构模型研究

通过三轴蠕变试验,研究了糯米浆掺入量对人工制备遗址土三轴蠕变特性的影响.试验结果表明,在添加了一定量的糯米浆后,人工制备遗址土三轴蠕变量明显减小,稳定时间增长.随着添加糯米浆质量的增加,人工制备遗址土的蠕变量呈现出先减小后增大的趋势,在土与糯米浆质量比为90:10时,蠕变量达到最小.人工制备遗址土三轴蠕变具有明显的非线...     

岩石的封闭应力、蠕变和扩容及本构方程

以火成岩、变质岩和某些沉积岩的多种矿物和多晶体结构为基础,本文对岩石的变形特性做了微观流变分析,此外还考虑了砂岩类岩石的多颗粒结构.对岩石形成和构造运动的历史也做了适当的考虑. 文中给出并分析了宜昌砂岩的扭转蠕变试验结果,并介绍了一种新的试验方法:这种方法是对岩石样品施加一个阶梯状加载函数并量测其变形随时间的变化.采取这种方式,只需在一个样品上进行试验,就可以很容易地得出蠕变与应力及时间的函数关系.从一些典型的试验结果入手,就“封闭”应力的起源和形成提出了一种假说,并研究了内应变能的释放.论述了这些应力包裹体(Stress pockets)在实际中的重要性,并着重指出:“蠕变和封闭应力是岩石性状中的两个基本因素,在实践中必须仔细地加以研究. 在实验结果和物理推理的基础上,建立了本构方程;它们是Griggs的实验方程γ=a blogt ct的三维推广.在所建立的本构方程中,各材料参数都是应力不变量的标量函数.     

混凝土材料的弹粘塑性损伤本构模型研究

从Perzyna弹粘塑性本构模型出发,考虑混凝土材料的损伤,推导提出了混凝土弹粘塑性损伤本构模型,通过与相关文献所列实验数据比较,验证推求了所得模型的适用性,指出该模型能够反映出混凝土材料不同的拉压性能、混凝土材料的应变率敏感性、静水压力及中间主应力的影响,具有一定的实用价值。     

冻土横观各向同性非线性本构模型的实验研究

通过对冻土形成过程及组构特点的分析,指出冻土属正交各向异性材料;并对-5℃～-9℃之间冻土试件3个主方向应力–应变关系曲线、切线模量E以及各向泊松比μ进行了全面实验测定,应用复合材料力学理论,分析证实了冻土可以足够精确地认为是非线性横观各向同性材料,为建立新的冻土本构模型及强度准则,并为冻土与建筑物相互作用的数值分析提供了理论依据。     

冻土的本构关系

对冻土的应力-应变特性进行了深入研究,在姚仰平等考虑温度的UH模型的基础上,提出考虑温度影响适用于冻土的UH模型。与原有考虑温度的UH模型相比,提出的新模型仅增加了1个抗拉强度参数,既能反映冻结黏土的前期固结压力随温度降低而升高的特性,又能反映冻结黏土随温度降低黏聚力提高的强度特性。新模型的温度适用范围为-1~-30℃,与已有的试验结果进行对比,结果显示,新模型能够较为合理地描述冻土的基本力学特性。     

岩体粘弹性、粘塑性本构模型辨识及工程应用

 博士学位论文摘要　借鉴系统辨识的理论和方法, 基于实际施工中量测获得的岩体变形信息, 对岩石力学中更深一层次的逆向题——岩体粘弹塑性本构模型的辨识问题进行了较深入的探讨。初步建立起基于一般辨识原理和优化技术的岩体粘弹性、粘塑性本构模型辨识的理论和方法, 并用FORTRAN 语言编制了弹2粘塑性模型辨识程序EV E ID 和弹2粘塑性模型辨识程序EV P ID。学位论文完成的主要工作有:(1) 根据系统辨识所需的先验知识、实现的原理和一般步骤, 深入地研究了岩体系统本构模型辨识的特点, 从一般角度探讨了岩体本构模型辨识的途径和实现的方法;(2) 将n 阶线性偏微分方程视为连续介质弹2粘弹性本构方程的一般数学描述, 将初始地应力和特定形状洞室的开挖作为已知的输入, 现场实测数据作为系统的输出响应, 用解析的方法建立了隧道围岩系统弹2粘弹性本构模型辨识的一般方法, 并编制了相应的有限元为基础的辨识程序EV E ID;(3) 将P. Perzyna 方程的一般形式视为连续介质弹2粘塑性本构方程的一般数学描述, 基于上述(2) 中同样的输入、输出条件, 并考虑洞室开挖面空间影响效应, 建立了弹2粘塑性本构方程中流动系数C和屈服准则的函数5 的辨识方法, 并编制了以二维弹2粘塑性有限元为基础的辨识程序EV P ID;(4) 用数值方法正面分析了流动系数C和屈服准则的函数5 对隧道开挖中围岩位移影响的敏感性, 从而证明了C和5 的可辨识性, 并建立了C和5 的寻优途径;(5) 探讨了基于上述粘弹、粘塑性本构模型的辨识, 实现隧道掘进中围岩变形和应力、围岩稳定、支护结构安全度、工程投入运营后长期稳定性的预测及实时的支护质量监测与反馈修正的方法;(6) 用本文的辨识程序, 对某矿井下巷道掘进中的实测收敛值进行了实际的辨识计算, 证明了所提出的辨识方法的可行性。     

人工冻土热工参数智能反演方法研究

首先运用遗传算法,在一定的初边值条件下通过对比试验实测值与解析解确定出导热系数与比热的函数值α(λ,c,ρ),再利用已确定出的系数α,通过遗传数值法计算值与实测值比较,进而确定出等效导热系数λ与比热c。     

考虑孔隙比变化的粘弹性土体本构模型

在Kelvin-Voigt模型的基础上建立了考虑土体孔隙比的非线性本构关系,并给出了计算方法.计算表明,考虑结构性(孔隙比)因素后,初始孔隙比对应变-时间关系曲线存在影响;在处理岩土力学问题上,本文提出以多孔介质观点代替经典的连续介质观点,并做了初步的探讨.结果表明,经典的Keivin-Voigt模型是本文所给多孔介质模型的极限情况.     

基于土工格栅黏弹特性的加筋土本构模型研究

 将三参数黏弹性模型用于描述土工格栅在低应力水平下所表现出的蠕变特性,根据蠕变试验采用最优化方法确定有关模型参数,并证明三参数黏弹性模型能够较准确地反映土工格栅在低应力水平情况下的2个阶段衰减蠕变特性。然后,提出基于土工格栅黏弹特性的加筋土本构模型,得到土处于弹性和塑性阶段时加筋土的应力、应变计算公式。研究结果指出：加筋土中土工格栅应力与加筋土受力、格栅和土的特性、加筋层间距及时间有关;土体进入塑性状态后,土工格栅应力不变,主要表现出蠕变性,导致加筋土的应变随时间增加;随着时间的推移,土工格栅出现应力松弛,它与土体应力逐渐减小;土工格栅埋置于土中时的应力松弛量小于置于空气中的应力松弛量;加筋土塑性状态到达时间Tp受土工格栅的刚度系数E2、黏滞系数? 和土的内摩擦角? 的影响最大。     

冻土三轴流变特性试验研究与冻结壁厚度的确定

利用冻粘土试件进行了三轴蠕变试验，从而获得了复杂应力状态下的蠕变曲线。根据试验结果，建立了非线性蠕变方程来描述不同温度下冻粘土的蠕变特性。通过回归分析，得到了冻粘土蠕变参数的数值。根据冻土的流变理论，探讨了塑粘区的扩展规律，最后推导出了冻结壁厚度计算公式。同时，又进一步探讨了防止冻结管断裂的有效途径。     

深基坑圆形冻土帷幕力学性能的模型试验研究

 利用自行设计加工的大型深基坑冻结模拟试验台,进行大直径圆形冻土帷幕受力与变形的物理模拟试验,获得深基坑开挖过程中圆形冻土帷幕水平位移随基坑开挖深度、开挖半径和冻土平均温度等影响因素的变化规律以及冻土帷幕暴露段水平变形规律。试验结果表明,冻土帷幕水平位移随基坑开挖深度和开挖半径的增大而增大,随冻土的平均温度降低而减小。随着开挖深度的增加,冻土帷幕暴露段的水平变形不断增大,且表现为“中间大、两头小”的变形特征;不同温度下冻土帷幕的弹性变形占总变形量的比值不同,由－4 ℃时的30%增加到－18 ℃时的90%。对几个影响因素进行综合分析可知,冻土帷幕水平变形的主要影响因素是基坑半径和开挖深度,而帷幕平均温度、厚度及施工段高的影响相对较小。     

多年冻土物理特性的试验研究

青藏铁路的大部分区域由多年冻土组成,冻土顶层或活动层特别容易受季节冻融的影响。针对冻土段路基结构的设计要求必须对多年冻土物理力学性质、强度和变形等特征进行深入的了解。为此,进行了包括颗粒分析试验、土粒比重试验、击实试验、压缩试验、三轴压缩试验等在内的多种室内土工实验。     

冻土材料非线性断裂模型的试验研究

冻土是多相体复合材料，土体冻结过程中在内部形成空穴、裂隙等多种缺陷。把这些缺陷简化为冻土中的初始裂纹，应用断裂力学理论和试验方法，研究冻土的非线性断裂过程和特征。结果表明：冻土非线性断裂破坏过程由弹性阶段、微裂纹损伤区形成阶段和软化阶段组成，其中微裂纹损伤区形成阶断是冻土非线性破坏的主要表征。把微裂纹损伤区简化为假想裂纹处理，可称为虚拟裂纹，并考虑冻土中冰晶体胶结力作用，给出冻土非线性断裂破坏的胶结力裂纹模型；讨论胶结力的性质与分布，给出微裂纹损伤区长度确定的方法，为理论分析与数值计算提供依据。同时，还对胶结力裂纹模型涉及的非线性断裂韧度指标δC进行测试，给出相应测试方法和结果。     

人工冻土冻结温度影响因素灵敏度分析

确定影响人工冻土冻结温度因素的灵敏度,对冻结法施工中科学掌握冻土温度场的发展有重要意义。本文较全面地考虑了影响人工冻土冻结温度的定量、定性因素,运用人工智能理论,提出一种预测人工冻土冻结温度的新方法,在此基础上,分析了各影响因素的灵敏度,对准确预测人工冻土温度场发展有重要意义。