土的宏观各向异性研究进展

本文对土的宏观各向异性的研究进展进行了总结,包括固有各向异性的研究进展,初始应力(K0固结)诱发的各向异性的研究进展,应力变化诱发的各向异性的研究进展,各向异性本构模型研究现状四个方面.     

K0超固结土的统一硬化模型

将所建立的超固结土模型推广为能够反映超固结土的初始应力各向异性的弹塑性模型。它是通过将潜在强度Mf、特征应力比M和状态应力比ηk引入到模型的统一硬化参数中,使模型具有预测超固结土的初始应力各向异性、剪缩、剪胀、硬化、软化和应力路径依赖性等基本特性的功能。采用SMP强度准则并结合变换应力方法对模型实现了三维化。通过与试验结果比较表明,提出的模型能够较好地描述初始应力各向异性超固结土的应力应变特性。     

各向异性孔压公式及各向异性地基中的孔压发展

本文首先在修正剑桥模型的基础上采用关口-太田应力比概念,构造了一个各向异性旋转屈服面,同时僵立了一个各向异性弹塑性本构模型.然后根据提出的各向异性弹塑性本构方程导出一个各向异性孔压表达式,该孔压公式可以考虑中主应力大小、主应力轴旋转对孔压的影响.最后采用新的孔压表达式对加载条件下的平面应变各向异性地基中的孔压发展进行了计算并得到了一些有意义的结论.     

统一考虑加载变形与流变的粗粒土弹塑性本构模型及应用

实测资料表明,现行粗粒土本构模型明显低估高度200m以上特高土石坝的沉降量,主要原因之一是现行本构模型普遍割裂加载变形与流变,计算时忽略施工过程中坝料产生的流变。在总结分析典型粗颗粒土石料流变特性的基础上,以应力、应变和时间为基本变量,提出了一个可以统一模拟粗粒土加载变形、流变、应力松弛等性质的弹塑性本构模型。模型假定加载塑性变形和流变可同时发生,应力和时间变化均会引起屈服面扩张,从而产生塑性变形,但两者服从不同的塑性流动准则。运用某特高心墙堆石坝坝壳堆石料和砾石土心墙料的试验结果对模型的合理性进行了验证,并对该大坝填筑施工过程进行了模拟。计算结果表明,忽略坝料施工期流变可使大坝竣工期沉降量低估10%以上。因此,采用统一模拟粗粒土加载变形与流变的本构模型可有效提高特高土石坝变形的预测精度。     

改进屈服面和旋转硬化准则的各向异性黏土弹塑性模型

基于临界状态理论和旋转硬化法则提出了改进的各向异性模型.首先从恒定应力比加载试验结果出发,采用对数型插值函数描述土体的变形特性,通过增加参数n,推导出可以呈现多种形状的各向异性土屈服面表达式.屈服面在n>1,n<1和n=1时分别呈现泪滴形、子弹头形和椭圆形.然后提出了恒定应力比加载时旋转硬化法则边界值表达式,在各向同性...     

土的各向异性与可恢复剪胀

从土的各向异性角度对该现象进行了解释,认为土的可恢复剪胀现象可归因于土的各向异性引起的弹性剪胀,土的卸荷体缩的条件取决于加载应力路径的应力增量比。     

考虑剪应力对体应变和静水压力对剪应变相互作用的土的神经网络模型

土的本构关系模型的研究是土力学研究中的一个关键问题。但由于土的性质受多方面因素的影响 ,如何找到一个既能准确描述土的本构关系又具有工程实用价值的模型一直是学者们探讨的课题。基于此 ,本文利用人工神经网络的方法建立了一个土的非线性本构关系模型 ,该模型考虑了剪应力对体应变和静水压力对剪应变的相互耦合作用 ,并成功的避免了传统本构模型的经验假设和简化 ,同时充分利用了实验的全部数据 ,提高了模型的精确度。模型亦具有很大的容错性。     

土的统一硬化模型及其发展

土的统一硬化模型是以修正剑桥模型为理论基础,以采用统一硬化参数使其简明反映土的剪胀性、以采用变换应力方法使其合理反映土的三维特性为标志性特征,可针对不同类型土的特性,通过对统一硬化参数作适当调整,来建立与其相应的模型。统一硬化模型被发展为黏土和砂土的统一硬化模型、统一硬化超固结土模型、统一硬化K0超固结土模型、考虑砂土软化的模型、考虑土的材料各向异性的模型等十余种模型。这些模型能分别描述土的剪缩、剪胀、硬化、软化、超固结性、初始应力各向异性、材料各向异性、结构性、蠕变压缩和渐进状态等特性以及大应力条件下颗粒破碎和循环加载条件下土的变形特性等。     

土的统一硬化模型

 土的统一硬化模型是基于剑桥模型,以变换应力方法和统一硬化参数为基本要素建立起来的弹塑性本构模型体系,它通过采用基于SMP准则、Lade准则或广义非线性强度理论的变换应力方法,实现了模型与强度准则的有机结合和模型的三维化。统一硬化参数的应用使模型可以描述土的剪缩、剪胀、硬化和软化、超固结性、各向异性、结构性、蠕变压缩和渐近状态等诸多特性。模型的参数较少、物理意义明确且可通过常规试验确定。它不仅发展和拓宽了剑桥模型的应用范围,而且也便于与现有工程软件结合,在工程中具有广阔的应用前景。     

基于变换应力方法的各向异性模型三维化

各向异性模型的三维化较各向同性模型更加复杂,如果采用g(θ)方法进行各向异性模型的三维化,会出现诸如屈服面不连续、内凹的现象.但如果采用变换应力方法,既能保证各向异性屈服面的连续光滑,又能使各向异性模型的临界状态面与强度准则相一致.采用基于SMP准则的变换应力方法,实现了初始应力各向异性化的修正剑桥模型的三维化,确定了...     

基于统一硬化模型的结构性松砂应力-应变关系

在临界状态理论的基础上,通过引入修正屈服函数的结构性参数,可更好地描述松砂的塑性变形特性。通过引入状态参数来调整硬化参数和剪胀方程,从而更好地反映松砂的剪缩特性和对密度、有效主应力的双重依赖性。同时,模型采用砂土等压固结线和临界状态线在有效应力幂函数平面内呈线性关系的特性,更准确地反映了砂土的应力-应变特性。通过数值模...     

结构性超固结土的统一硬化模型

统一硬化超固结土模型是在下加载面和剑桥模型理论框架下,提出的能够描述超固结土的剪缩、剪胀、硬化和软化特性的简单、实用的模型。它通过将与土的结构性有关的参数引入到超固结土模型中,来建立结构性超固结土模型。与剑桥模型相比,它只增加了2个材料参数,即伏斯列夫面的斜率Mh和结构性参数α。采用新模型对结构性超固结土的应力-应变关系进行预测的结果表明:所建立的结构性超固结土模型基本能够描述结构性超固结土的特性。     

基于统一硬化参数的旋转硬化模型

为反映应力诱导各向异性特性,在统一硬化模型以及超固结土模型的基础上,结合屈服面的旋转硬化机制,将以往只反映等向硬化机制的模型推广为混合硬化模型。分别对黏土的排水应力路径以及砂土的不排水应力路径的应力-应变关系进行预测。结果表明:所提模型不仅能较好地描述黏土材料在循环加载条件下的应力-应变关系;同时,对于不同初始条件下的饱和砂土在循环加载条件下的应力-应变关系也能作出合理预测,验证了所提模型的合理性。     

统一硬化模型在FLAC3D中的开发及实现

统一硬化模型（UH模型）能够描述超固结土的硬化、软化、剪胀和剪缩等应力-应变特性以及应力历史对土的影响。基于增量弹-塑性模型的基本假设,根据一元二次方程的解法,推导出塑性因子的表达式,由变换应力公式推得变换应力增量与真实应力增量的关系,进而得到UH模型在FLAC3D中的计算格式。基于FLAC3D软件提供的二次开发平台U...     

双剪统一弹塑性应变软化本构模型研究

 根据统一强度理论应力不变量的形式,确定所要建立模型的屈服函数以及塑性势函数,考虑土体强度随加载过程的逐渐发挥,确定土体硬化函数。采用非相关联流动法则建立复杂应力状态下的土体弹塑性本构方程,并且对模型中所产生的奇异性进行分析和处理,指出模型中的奇异性是屈服函数、塑性势函数的流动矢量、以及硬化模量所引起的。给出模型中所含参数的确定方法,采用膨胀性泥岩的常规三轴试验模型进行验证,验证结果表明,所建立弹塑性本构模型能够模拟泥岩的应力–应变关系,较好地反映土体的应变软化特性。     

硬化土本构模型在FLAC3D中的开发及应用

 基于塑性增量理论,推导硬化土本构模型的有限差分格式。在VC++编程环境下,利用FLAC3D提供的二次开发平台,编制硬化土本构模型的有限差分程序,实现硬化土本构模型在FLAC3D中的二次开发,并给出二次开发的步骤、方法和编程要点。通过不同应力路径室内试验结果与采用不同本构模型的FLAC3D数值计算结果进行对比分析,验证硬化土本构模型在FLAC3D中二次开发的正确性和必要性。对比分析表明：采用硬化土本构模型的FLAC3D数值计算结果与试验结果吻合较好,而且硬化土本构模型的模型参数可从常规三轴试验获得,模型参数简单,硬化土本构模型不仅能够反映土体的非线性特性,还能够反映深基坑工程复杂的应力路径,与其他土体本构模型相比,硬化土本构模型更适合用于深基坑工程的计算分析。硬化土本构模型在FLAC3D中二次开发的实现,扩大了FLAC3D的适用范围,在一定程度上弥补FLAC3D在分析岩土工程尤其是深基坑工程方面上的不足。     

剑桥模型与统一硬化模型对超固结土特性描述的对比分析

在深入研究修正剑桥模型和统一硬化模型（UH模型）基本特性的基础上,揭示模型描述超固结土特性的机理。对于超固结土,修正剑桥模型的预测曲线存在突变,不能很好地模拟土体连续、渐近的变形过程;对于重超固结土,模型预测的排水路径条件下的峰值强度很高,与实测结果偏差较大。修正剑桥模型不能模拟真三轴试验的应力-应变关系。UH模型的参...     

岩土材料固有各向异性的模拟

给出了岩土材料的一种各向异性模型，并用一个各向异性参数来描述岩土材料的固有各向异性。各向异性参数、单轴抗压强度和单轴抗拉强度是分布函数，其分布可以用微结构张量和加载方向表示。建立了一个既能描述岩土材料的固有各向异性又能反映开裂和屈服2种破坏模式的破坏准则。数值模拟结果表明，该模型能有效地描述岩土材料的固有各向异性。