斜墙背挡土墙后大主应力拱及被动土压力分析

根据莫尔应力圆,研究墙背倾斜、粗糙的挡土墙墙背土体在被动状态下,主应力方向和应力比值的变化;对墙后大主应力拱进行理论分析,确定挡土墙的被动侧土压力系数;利用水平微分单元法,计算挡土墙的被动土压力.结果表明,墙背变缓时,墙背土体的小主应力方向逐渐趋近于竖直,其垂直应力减小,水平应力增大;大主应力拱为上凸曲线;被动土压力呈曲线分布,合力作用点高度随墙背坡角而变,合力与库仑解相等.     

软黏土不排水循环应力应变关系的数值模拟

对程星磊等提出的总应力形式增量弹塑性本构模型进行二次开发,以模拟复杂应力状态下软黏土的响应。通过Newton-Raphson算法,对材料非线性问题进行迭代求解;针对本构模型中应力反向等一系列关键性问题,应用欧拉切线算法编写了有限元程序,并结合子增量方法提高了计算精度。预测了软黏土在轴对称应力状态下的响应,得到了应力应变关系曲线,将其与单元预测结果进行比较,二者趋于一致,从而验证了有限元程序编写的合理性。利用该程序模拟三轴不固结不排水试验,模拟结果与试验吻合良好,表明该本构模型有限元程序可以反映轴对称应力状态下软黏土的不排水应力应变特性,可应用于更加复杂边值问题的模拟计算。     

多轴等效应变损伤模型及其在混凝土坝工作性态分析中的应用

基于混凝土单轴拉伸应力应变曲线模型和四参数等效应变,给出一种修正的四参数多轴等效应变损伤模型,通过与单轴拉伸、单轴压缩、双向拉伸、双向压缩、双向拉压以及三向压缩这6种受力状态的试验资料进行对比以验证其有效性。采用该多轴等效应变损伤模型对混凝土剪切试验组合受力情况、混凝土重力坝和混凝土拱坝等结构工作性态进行数值分析,得到静力荷载下的结构损伤和应力响应,评价了结构正常工作性能及安全性。结果表明,剪切试验数值模拟结果与试验成果吻合良好,可以对以剪切为主的组合受力情况进行分析,该模型适用于复杂应力状态下的计算;典型重力坝和拱坝损伤分布区域及应力分布规律合理,该模型可以对混凝土坝工作性态及其安全性进行分析。     

井冈冲高砌石拱坝坝体应力计算分析

多拱梁分载法概念清晰,使用时间长,积累了丰富的经验,但不能从整体上反映坝体应力分布情况,且基础变位采用简化方法;三维有限元等效应力法能基本消除应力集中现象,可进行各种复杂条件下拱坝的坝体应力分析,但计算成果的精度仍然受到其自身特点的影响.结合现行规范,分别采用多拱梁分载法和三维有限元等效应力法对井冈冲高砌石拱坝坝体应力进行了计算分析.结果表明,两种方法的计算成果总体趋势基本一致,坝体应力状态总体安全.说明了在高拱坝坝体应力分析中分别采用两种方法进行计算,并相互补充,相互验证的必要性.     

材料三维弹塑性应力应变关系分析及Neuber准则适用性验证

为了研究材料的三维弹塑性应力-应变本构,文章以胡克定律为立足点对处于弹塑性材料的应力-应变关系进行了进一步的推导,并通过三维有限元方法建立了单轴拉伸状态下的含圆孔有限厚度板模型进行应力应变分析,将其结果与所推导的应力-应变关系对比验证。对用于预测二维材料局部弹塑性应力应变场的Neuber准则,本文在三维情况下对其做了进一步验证,并将其与做了对比,证明其依然具有适用性。     

用岩芯的滞弹性应变恢复测量三维地应力

本次研究的目的在于开发更为可靠的滞弹性应变恢复新方法,从而能利用钻孔岩芯测量深孔三维地应力。为此,首先对 Ogino 凝灰岩进行了室内单轴、三轴和水压法试验,了解滞弹性应变恢复柔度对作用应力的依次关系,结果表明:剪切变形型的滞弹性应变恢复柔度随平均应力的增加而增大;相反地,体积变形型的却随平均应力增加而减小。其次,导出了在一般三维应力状态下各向同性,线粘弹性材料的滞弹性应变恢复的基本方程,提出了通过测量六个独立的滞弹性法向应变确定三维地应力的方法。     

俄罗斯西伯利亚典型土坝温度应力应变状态计算与分析

寒区土坝冻胀破坏的研究对寒区水利工程具有重要的影响,也对我国寒区工程建设具有重要意义。为了减少低水头土坝的冻胀破坏,对俄罗斯雅库特中部半现代气候条件下土坝的温度应力状态进行了监测、计算与分析。指出:(1)低温开裂的条件和温度变形的程度,确定了温度变化下特殊物理-机械特性、应力应变状态和抗裂性之间的关系。(2)在对构成坝体的材料的热流变性能的研究中发现,温度是最为重要的影响因素。(3)如果通过模型来计算温度裂缝在形成和发展时的温度应力,则可以很直观的表现出寒区土坝热应力应变的状态。由此提出了寒区典型土坝的应力应变状态计算与分析的方法。     

平面应变试验与简化数值分析

 本文指出了平面应变试验成果整理中出现的力学概念不够准确的问题，提出了根据平面应变试验资料整理e-B模型参数的方法。在分析比较不同应力状态下上的强度特征及应力应变关系之后，提出了运用平面应变试验资料计算平面应变工程问题的简化分析方法。     

黄土状土应力-应变特征及本构模型的建立

工程上广泛采用的土体本构模型为双曲线形式,但双曲线模型只适合应力硬化型曲线而不适合应力软化型曲线.通过对应力软化型曲线形态特征及试验数据的分析,提出建立应力软化型应力-应变本构模型的虚加刚性弹簧法,即软化阶段的曲线叠加一定弹性模量的直线,形成的曲线形态基本符合双曲线模型,据此推导了应力软化型应力-应变本构模型及其切线模量的计算公式,以豫西地区重塑黄土状粉土三轴试验为例验证了该法的可行性.     

不同应力路线和不等应变幅值的往复荷载试验

前言常规的振动三轴试验是在侧压力不变和等幅应力条件下进行的。这时,试验的应力路线,即应力莫尔圆顶点的轨迹,是一条与应力轴成45°的直线,试样表现的应变幅值都是先小后大。这种人为规定的试验条件显然与现场土的实际受力情况有很大差别,由此得出的土的动力特性能否适用于其它受力条件是极需验证的一个问题。迄今为止,虽     

上海粘性土剪切带形成的平面应变试验研究

采用可进行边界变形局部化量测的平面应变仪 ,对上海典型硬粘性土 ( 2层褐黄色粉质粘土、6层暗绿色粉质粘土 )进行平面应变不排水剪切试验 ,研究局部化变形的初始分叉点、剪切带倾角随固结应力 σ3 之间的变化规律 ,评价 Columb和 Roscoe理论对剪切带倾角的预估 ,初步研究了剪切带内的变形机理。     

块体理论中结构面相交算法优化研究

针对传统块体理论中结构面无限延伸的假定和部分有限结构面理论的不足,提出了一种新的结构面相交关系的判定方法。在结构面有限延伸的前提下,选择结构面圆盘模型进行分析。在判定两结构面是否相交的计算中,回避了线段与圆形直接求交的困难,选择投影法,即求得两结构面交线矢量的法平面,根据法线在法平面投影为一点、圆形域在对应法平面投影为线段的特点,分别计算垂足和两圆心投影点的距离并与圆形域半径进行比较,分析交线和圆形结构面域的包含关系,进而对结构面相交与否进行判断。并利用此原理提出了块体分析工作中野外实测结构面的筛选方法,经由判别矩阵的筛选,剔除原无限块体理论不能分辨的、实际延伸很短、并不与其他结构面相交,或虽与其他结构面相交,但对形成块体没有贡献的结构面。新算法简化了块体计算的工作量,大大提高了效率,对结构面数据量大的块体分析工作尤为明显。     

三峡大坝14号坝段坝体应力应变分析及预测

为了解三峡左岸大坝应力应变的工作性态及变化趋势,选择大坝的14号关键坝段对坝体的应力应变进行分析.分析表明,坝体应力应变在设计的混凝土标号的抗压、抗拉强度范围内,其分布及变化符合重力坝一般规律,工作性态正常;预测数学模型的定量分解结果认为,影响坝体垂直向应变的主要因素是坝体自重,其次是水位,时效及温度对坝体影响较小.水库蓄水抬高到155.5m,175 m时,预测坝体应力应变均在设计的混凝土标号的抗压、抗拉强度范围内,工作性态正常.     

原状与重塑粉土固结不排水剪切特性的对比试验研究

利用应变控制式静力三轴剪切仪，对3组原状饱和粉土试样进行了不同围压下固结不排水剪切试验；在此基础上，又采用干装法和控制固定含水率的湿装夯实法制备了相同干密度的重塑饱和粉土试样，对两种方法制成的试样进行了同样的对比试验研究。通过对原状试样与不同成样方法的重塑试样的应力-应变关系、应力路径、抗剪强度指标等试验结果的对比分析，探讨了两种室内成样方法制备重塑试样的试验结果与原状试样结果的差别及其产生的原因。试验结果表明：在3组对比试验中，两种重塑样之间、重塑样与原状样之间的应力-应变关系和应力路径均差异较大；湿装重塑样的抗剪强度指标均低于干装重塑样，两种重塑样抗剪强度指标均低于原状样。固结后的密实程度并不是导致试验结果差异的根本原因。原状样和重塑样固结过程的孔压消散曲线及正常固结线均有所不同，说明原状样和重塑样的结构不同，是导致试验结果不同的根本原因。     

考虑应变软化的T－bar承载力CEL有限元分析

通过欧拉－拉格朗日（Coupled Eulerian － Lagrangian ,CEL）大变形有限元对不考虑应变软化的 T形触探仪（T－bar）承载力系数进行计算,其计算结果与已有塑性理论解和 RITSS（Remeshing and Interpolation with Small Strain ,即在小变形有限元的基础上通过网格重剖分和应力插值技术实现大变形有限元分析）的计算结果均吻合较好,验证了 CEL 计算模型的可靠性。在 ABAQUS 有限元平台的基础上进行二次开发,编写应变软化子程序计算出考虑应变软化的 T－bar 承载力系数,其计算结果与 RITSS 吻合较好,验证了应变软化子程序的可靠性。对 T－bar 周围土体的软化程度和流动机制分析发现,应变软化使土体抗剪强度减小的同时还改变了土体的流动机制,这两个因素的综合作用导致 T－bar 的承载力系数减小,从而揭示了应变软化对 T－bar 承载力系数的影响机理。     

管状杆件应变片测量误差分析

管状杆件受到剪力和弯矩作用,将产生应力和应变,通常采用应变片测量杆件的应变。应变片粘贴难以避免地将发生偏移和偏转,导致应变测量产生误差。基于应力状态和应力-应变弹性理论的分析,研究了直径为14~20 mm管状杆件不同位置的应力和应变及其误差,并分析了杆件泊松比对应变测量误差的影响。算例分析发现,应变片粘贴偏移不超过4 mm和偏转角度不超过4°导致的应变测量误差通常不超过5%。杆件的泊松比对于应变误差的影响基本可以忽略不计。     

循环加卸载下大理岩损伤与能量演化特征

基于常规三轴循环加卸载压缩试验,分析了大理岩压缩变形过程中的变形特征、能量耗散及损伤演化规律。基于试验结果进行了大理岩弹塑性应变分离,试验结果表明随着轴向偏应力的增加,大理岩轴向弹性应变近似呈线性增加,而侧向弹性应变呈非线性增长。基于变泊松比的假定,建立了大理岩非线性弹性应力-应变本构关系,并据此分离辨识得到大理岩轴向和侧向塑性应变。采用等效应变理论,定义了大理岩损伤变量D,相应得到了大理岩三轴压缩变形破坏过程中的损伤演化特征,根据岩石损伤演化曲线可将大理岩三轴压缩变形过程分为3个阶段;分析了大理岩三轴压缩变形过程中的应变能特征,计算得到了大理岩压缩变形过程中的弹性应变能及耗散能,结果表明大理岩岩体单元耗散能与损伤变量增量ΔD之间呈较好的线性关系,二者均可用于描述大理岩压缩变形过程中的损伤破坏特征。     

基于温度-应力试验的混凝土早龄期应变分离及热膨胀系数计算

针对采用标准试验方法难以测试早龄期混凝土热膨胀系数、难以分离温度应变与自生体积应变问题,本文利用温度-应力试验的特点,引入第一零应力时间作为有效应变测试的起测点;建立了以等效龄期作为时间尺度并考虑温度影响的混凝土自生体积应变的数学模型,实现了自生体积应变与温度应变的分离;提出分两阶段考虑早龄期混凝土的热膨胀系数,在升温阶段和降温阶段混凝土的热膨胀系数均为常数。     

滑移线积分变换在土坡稳定性中的应用

根据边坡变形潜在滑体势能变换的特点,用 Bishop 法、耗散能法和有限单元法分别对双层和 3 层土质边坡进行了稳定性分析。首先通过对边坡滑移线积分公式的转化和推导,建立了以势能耗散能量表示的改进极限平衡法求解安全系数的计算式。结合平面应变两类型边坡算例分析,并利用 VC ＋＋程序语言编制简易的安全系数和滑移线方程的求解程序,对双层和 3 层土质边坡稳定性进行计算分析。计算结果显示：耗散能法得到的潜在滑移线解析式满足指数方程,且在层面附近间断; Bishop 法得到的潜在滑移线经过坡脚,其解析式满足圆方程;耗散能法所得安全系数介于 Bishop 法和有限元法之间,为研究边坡稳定性和工程加固的合理范围提供了借鉴,这对极限平衡法求解边坡稳定性也是一种有益的补充。     

复杂循环荷载作用后长江口原状淤泥质软黏土静强度弱化特性研究

利用土工静力–动力液压三轴–扭转多功能剪切仪, 针对取自于长江口的海洋原状淤泥质软黏土，在不固结不排水条件下，分别进行了动三轴、45°线耦合以及圆耦合等多种复杂循环剪切试验及循环荷载作用后静三轴试验。结果表明，随着循环次数的增加，三种不同模式循环荷载作用产生的应变、孔压增量以及循环荷载作用后土的静强度衰减程度差异均变得越来越明显。对应相同循环剪切次数，双向耦合循环剪切要大于单向循环剪切产生的应变与孔压增量，双向耦合循环剪切后静强度衰减更加明显；而对于双向耦合循环剪切，圆耦合循环剪切大于45°线耦合循环剪切产生的应变与孔压增量，并且圆耦合循环剪切后静强度衰减更加显著。由此表明，主应力轴连续旋转会使土体产生更大的变形与孔压增量，并且使静强度显著降低。分别定义了广义综合剪应变及综合孔压增量比，并建议了循环荷载作用后静强度与广义综合剪应变、综合孔压增量比的关系。