初始半径对柱孔扩张问题的影响分析

从柱孔扩张过程中的体积假定,即弹性区和塑性区体积的变化等于扩张引起的体积变化出发推导了考虑初始半径的土体的塑性区半径和极限扩张压力公式,讨论了不同摩擦角、塑性区体应变、刚度比条件下,初始半径对土体的塑性区半径和极限扩张压力计算结果的影响。结果表明：随着初始半径、塑性区体积应变的增加,塑性区半径和极限扩张压力减小,减小的趋势随Ri／Ru的增大而逐步加大。对旁压试验与预钻孔打桩的工程实例进行了分析。     

砂土中柱孔扩张问题的扩孔压力与扩孔半径分析

 通过SMP屈服准则,对砂土中柱孔扩张问题进行理论分析。以柱孔扩张理论为基础,利用孔周土体塑性区的边界条件和土体体积变化规律,推导柱孔扩张问题中初始半径a0,扩孔半径a和对应的扩孔压力p三者之间的理论关系。利用上述理论公式,得到平面应变条件下柱孔扩张问题的扩孔压力的极限值pu和孔周土体的弹塑性区域应力场、位移场,进而求得塑性区半径rp与扩孔压力p和初始孔径a0的关系。分析表明,该应力场和位移场分布规律仅与柱孔的初始半径a0和扩孔压力p相关。此外,应用应力场公式,推导散体材料桩极限强度表达式。最后通过算例分析,对柱孔扩张中应力场和位移场分布、塑性区半径和扩孔压力的变化规律进行分析。     

考虑砂土颗粒破碎的柱孔扩张问题弹塑性分析

目前对砂土中圆孔扩张问题的研究均未考虑到砂土颗粒的破碎以及剪胀特性,且为了方便后续求解,很多学者对剪应力,剪切模量等计算参数做了简化,使得最终的求解结果无法准确反映实际情况。针对上述问题,采用考虑颗粒破碎和剪胀特性的砂土临界本构模型,在塑性区联合相关流动法则和拉格朗日分析法,将传统的欧拉描述下的柱孔扩张问题转换为基于拉格朗日描述的带初值的一阶非线性常微分方程组,最终通过数值方法得到砂土中柱孔扩张问题的半解析精确解,并通过算例分析了土体初始应力对扩孔结果的影响。结果表明,颗粒破碎和初始应力对孔周应力和塑性区半径影响巨大,两者共同作用使得土体在扩孔期间表现出不同的剪胀/剪缩特性;此外,高初始应力下的孔周土体在扩孔期间难以到达临界状态。     

高应力粒状土中球形孔的扩张问题

考虑粒状土在高应力下的应力－尖变－体变关系和非线性强度特性，依据扩张过程中的能量守恒和体变平衡原理，给出扩极限压力的解答，用于估算临界深度以下静力触探或桩尖的贯入阻力。分析表明，扩孔极限压力取决于粒状土的应力－应变－体变关系和强度特性，与上覆土压力在大小无关。计算结果表明，考虑曲线型强度包线将减小扩孔极限压力，与中密砂土的静力触探贯入阻力经验值对比，初步证实了该理论的正确性。     

考虑扰动效应柱孔扩张过程超孔隙水压力的研究

针对饱和土沉桩过程中超孔隙水压力分布的计算问题进行了理论研究。采用柱孔扩张原理进行了理论模型的建立,并考虑了土体扰动对于扩张过程的影响,在塑性区范围内采用了线性扰动模型评估土体的强度,建立了不排水条件下的应力与超孔隙水压力的解答,并与经典理论结果进行了对比分析。土体的扰动通过扰动系数体现为土体强度的损失,扰动程度越大,孔壁处的极限扩张压力越小,超孔隙水压力幅值越低,经典理论结果是线性扰动模型解答的一个特例。     

土体参数对沉桩扩张压力的影响

根据土塑性力学基本原理,考虑土体结构性损伤影响,考虑竖向坐标z的影响,推导出了沉桩时土体产生的挤压应力和最大扩张压力的空间解析解;分析了土体粘聚力、内摩擦角、弹性模量及泊松比等参数的变化对沉桩产生的极限扩张压力和塑性区半径分布规律的影响,发现泊松比对极限扩张压力基本没有影响,其余参数对极限扩张压力和塑性区半径都有不同程度的影响。此解答能更好地揭示了沉桩时的挤土机理,从而为施工提供更好的依据,还为应力分析相关研究提供参考。     

管壁初始竖向应力对钢管混凝土柱极限承载力的影响

针对钢筋混凝土环梁节点区内通过抗剪环剪力传递模式产生的钢管壁初始竖向应力s0对钢管混凝土轴心受压短柱承载力的影响程度作定性分析,并通过采用极限平衡法定量地对工程应用范围内环梁节点区钢管混凝土柱极限承载力的理论计算,验证这一传力模式的合理性。     

考虑软黏土结构性损伤的圆柱孔扩张弹塑性分析

针对天然沉积软黏土中施工扰动导致原位土结构性损伤和强度降低的特征,根据圆孔扩张过程中产生的塑性剪切应变以及实测的渗透系数与不排水强度随径向距离的变化规律,提出对数式的原位扰动度函数以描述塑性损伤区的屈服强度变化;基于结构性剑桥模型屈服准则,采用屈服应力比和灵敏度分别表征初始结构稳定性和结构强度可变性大小,并与扰动函数相结合,推导了考虑土结构性损伤的软黏土柱孔扩张弹塑性解,表达式中灵敏度值为1时退化为不考虑结构损伤的传统解。进而通过竖井和沉桩施工引起的超静孔隙水实测结果与理论计算值的对比,验证了本文理论解的有效性;并分析了土结构及其损伤对柱孔扩张效应的影响,结果表明：屈服应力比越大,塑性区半径越小,径向应力越大,超静孔压随径向距离先增大后减小;灵敏度越大,径向应力越小,超静孔压越大。分析推导结果对准确预测挤土效应与合理揭示孔压静力触探等原位试验测试机理具有实用价值。     

预制桩施工对周围环境影响分析

以Vesic圆孔扩张理论为基础,采用Duncan-Chang模型描述土的非线性力学性能,按预制桩挤土应力及土的压缩曲线拟合函数确定土的体积应变,提出了一种预制桩挤土位移分析的改进方法;所提出的方法可行并比Vesic圆孔扩张理论方法在计算精度上有所改进。     

考虑初始地应力的海底斜坡稳定性分析

基于大型有限元非线性软件ABAQUS,运用有限元强度折减法,将初始地应力的平衡应用到海底斜坡模型的稳定性评价中.选取均质海底斜坡及折线型海底斜坡两种模型进行分析,计算出斜坡的稳定安全系数,并给出了失稳时的塑性区等信息.验证了初始地应力的平衡运用到海底斜坡模型中的可行性;且平衡地应力对斜坡模型的塑性区及稳定安全系数均有一定影响.将初始地应力的平衡运用到海底斜坡的稳定性评价中,为海底斜坡的进一步探索提供了参考.     

考虑中间主应力影响时的圆筒形孔扩张问题的弹塑性解

Tresca强度理论、Mohr-Coulomb强度理论在求解圆筒形孔扩张问题时的弹塑性解并没有考虑中间主应力的影响。本文首次考虑中间主应力影响时求解圆筒形孔扩张问题的弹塑性解。计算表明考虑中间主应力时圆筒形孔的塑性区半径有明显减少。据此可以充分发挥岩土体自身的承载能力，对岩土工程有重要意义。     

中间主应力对球形孔扩张的影响

基于Mohr—Coulomb理论推导的球形孔扩张问题的弹塑性解没有考虑中间主应力的影响。因而与实际结果有误差。为此，本文利用双剪强度理论建立了球形孔扩张问题时的弹塑性解。通过算例表明：基于双剪强度理论所求的球形孔扩张的塑性区半径小于M—C准则。据此可充分发挥材料自身的承载能力，减少支护，对实际工程具有重要的理论和实际意义。     

Finite Strain Analysis for Expansion of Cavities in Granular Soils

Formulations based on finite strain theory are introduced to develop an analytical procedure for determining volume changes and volumetric strains in the elastic and plastic zones, and average volumetric strain, Δ, in the plastic zone during expansion of the cylindrical and spherical cavities. Vesic's cavity-expansion theory requires the value of Δ to be determined from triaxial shear tests. This requirement can be relaxed by use of an analytical procedure proposed herein. Δ significantly decreases with increase of the rigidity index, I_r, and slightly decreases with increase of friction angle, Φ. The analysis shows that volumetric strains are about 5 to 7 percent near the face of the cavity and rapidly reduce to less than 0.1 percent at the interface of the elastic and plastic zones. Dimensionless cavity expansion factors (F'_q, F'_c, F_q, F_c) versus Φ curves for various values of I_r and Poisson's ratio, v, are prepared on the basis of analytically calculated value of Δ. Depending on I_r and Φ values, these factors increase by about 2.5 to 12.5 percent with increase of v from 0.2 to 0.4.     

扰动对饱和软粘土园柱形孔扩张问题的影响

根据原位十字板试验过程中,对饱和软粘土扰动导致其不排水强度降低的事实,应用圆柱孔扩张理论,假设饱和软粘土在塑性阶段满足Tresca屈服条件,提出了一种基于饱和软粘土灵敏度的扰动度函数D。考虑在塑性区内不排水强度su是扰动度D的线性函数,得到了考虑扰动的圆柱孔扩张的弹塑性解答。     

三向应力状态下球形孔扩张问题的弹塑性解

基于Mohr—Coulomb理论推导的球形孔扩张问题的弹塑性解,没有考虑中间主应力的影响．因而与实际结果有误差。为此,本文利用统一强度理论建立了球形孔扩张问题的统一解形式。利用此解可以合理地得出不同材料的相应解,并且能充分发挥材料自身的承载能力,对实际工程具有重要意义。     

基于耦合模式下初始后屈曲分析的复合柱形壳的有限元分析

运用多模式预测方法,基于Koiter初始后屈曲理论提出了一个有限元公式。初始后屈曲理论提供了压力作用下结构缺陷敏感性的直接信息,同时也是非线性降阶模型的理论基础。研究的目的在于说明包含了模态作用在内的壳结构的屈曲承载力分析。利用一部分有代表性的模态模型,对包含非线性前屈曲效应的轴压作用的复合柱形壳进行了耦合模式下的初始后屈曲分析。当结构缺陷较小时,从降阶模型中得到的极限屈曲荷载与从全模型非线性分析中得到的结果具有良好的一致性,这说明可以运用本文提议的方法对带有缺陷的壳结构的耦合模态响应进行快速的预测。     

水不耦合装药爆破粉碎区及初始裂隙区半径计算

为了更客观、准确地描述爆破对地下水发育地段裂隙岩体的破坏,在前人研究成果的基础上,讨论了在有节理裂隙等缺陷的岩体条件下,水不耦合装药爆破在岩体中产生的应力场,并通过理论推导得出了冲击波引起的岩体的粉碎区和应力波引起的初始裂隙区半径,用Mathematica软件作图得出了水不耦合装药爆破时最佳不耦合系数。     

盾构机小曲线半径始发技术

根据南京地铁二号线TA07标莫~汉区间盾构小半径曲线始发的经验,从割线始发设计参数、始发前期准备工作,着重分析盾构始发掘进的重点,并提出了相应的措施。     

采用圆筒形扩张理论计算注浆加固地基承载力

在分析注浆加固软土地基计算模型的基础上,将注浆地基划分成注浆加固区和注浆加固区间土两部分,采用圆筒形扩张理论先计算注浆加固区承载力,最终求得注浆加固地基的承载力。利用圆筒形扩张理论计算出的注浆加固地基承载力,与工程现场检测结果进行比较,两者比较吻合,从而验证了文中提出的承载力计算方法的合理性及科学性。