理想膨胀性非饱和土UH模型

膨胀性非饱和土具有吸水膨胀和浸水强度降低的特点,容易引发地基不均匀沉降导致建筑物开裂破坏。构建了与土体干密度和超固结度相关的膨胀式,并将其融入已有的非饱和土UH模型,从而能够合理地描述理想膨胀土湿化过程中体积膨胀与强度降低的特性。与已有模型相比,提出的模型所需参数少,可以更合理地考虑超固结度和初始干密度对膨胀土应力应变关系的影响,同时可以体现膨胀土在超固结状态下的应力软化特性和剪胀特性。该模型在不考虑土体膨胀式时可以退化成已有的非饱和土UH模型。通过与已有膨胀性非饱和土的试验结果对比分析,验证了模型在定量描述膨胀性超固结非饱和土应力应变特性上的合理性。     

UH模型系列研究

岩土材料的本构模型是岩土工程学科的重要理论基础。合理的本构模型既能定性地揭示岩土的变形强度机制,也能定量地进行岩土体强度和变形计算。笔者20余年来潜心于土的本构模型研究,取得了以下3个方面的理论成果:1在修正剑桥模型的基础上,通过引入统一硬化(unified hardening,UH)参数,建立UH模型,该本构模型能够反映饱和超固结土的剪缩、剪胀、硬化、软化和应力路径相关性等特性,模型所用土性参数与修正剑桥模型完全相同;2扩展UH模型,使其考虑多种外部因素(温度、时间和基质吸力)、复杂特性(各向异性、结构性和小应变特性)和复杂加载条件(循环荷载、部分排水即渐近状态)等的影响;3提出广义非线性强度准则和满足热力学定律的变换应力三维化方法,从而实现了本构模型的合理三维化。UH模型已被嵌入到数值计算软件中,并被用于分析岩土工程问题。以上研究包括本构建模、强度准则、三维化方法和数值分析等方面,形成了独具特色的岩土本构理论和应用体系。     

基于统一硬化模型的路堤变形分析

软土具有压缩性大、渗透性低和固结变形时间长等特点,往往还有一定的超固结特性,这些特性给地基沉降的预估和计算增加了难度。统一硬化模型（UH模型）能够描述超固结土的硬化、软化、剪缩和剪胀等应力-应变特性以及应力路径对它的影响,其参数与剑桥模型相同。通过应用该模型,对三轴试验进行有限元分析,并对有限元分析结果与单元预测的结果...     

UH模型在双层地基受力变形分析中的应用

基于姚仰平等提出的 UH 模型，将土层的初始超固结比 OCR 引入到 UH 模型的有限元程序中，通过设置不同土层的 OCR 来控制土层的软硬程度，采用 UH 模型的有限元程序对上硬下软双层地基进行了有限元分析。首先将 UH 模型与简化双层地基应力系数法、 Boussinesq 弹性理论计算的附加应力进行了比较，从而证明 UH 模型在分析上硬下软双层地基应力特性方面的优越性，它能够反映上硬下软地基的应力扩散现象；然后用 UH 模型有限元程序计算了土层为不同 OCR 的上硬下软双层地基的附加应力，研究了土层 OCR 对双层地基应力状态的影响；最后对上硬下软双层地基的固结沉降进行了有限元分析，研究了地基沉降、土体应力应变特性和孔压变化规律。     

混凝土弹塑性损伤本构模型研究Ⅱ:数值计算和试验验证

针对建议的基于能量的混凝土弹塑性损伤本构模型[1],将损伤演化和塑性变形解耦,本文建立了模型的弹性预测-塑性修正-损伤修正数值分析框架,给出了无条件稳定的应力更新算法和相应的算法一致性切线模量。在弹性预测-塑性修正过程中,利用谱分解回映算法建立了塑性流动因子和硬化参数的统一迭代格式,减小了有效应力更新的计算量。根据上述数值算法,编制非线性有限元分析程序,对单调和低周反复荷载作用下的混凝土材料和结构试验进行数值模拟,分析结果表明建议的弹塑性损伤本构模型可以较好地描述混凝土材料的典型非线性行为,其数值方法是有效的,为进一步的结构非线性分析应用奠定了基础。     

基于ABAQUS土体数值分析的本构模型

为了提高ABAQUS软件分析土体的准确性,对软件中运用的弹塑性本构模型Drucker-Prager和修正剑桥两种模型的特点和应用的参数进行了分析。结果表明弹塑性本构模型Drucker-Prager与修正剑桥模型的适用范围、条件以及参数的选取各不相同。Drucker-Prager适用于砂土等粒状材料,修正的剑桥模型适合于正常固结粘土和弱固结粘土。     

考虑两种不同性质超固结的土体本构模型

结构对土体的变形特性有强烈影响,土体本构模型应该反映土体的结构性。通过调研分析将土体变形表现出的超固结划分为结构超固结与应力超固结这2种不同性质的超固结,从而使结构超固结与应力超固结统一起来。土体结构超固结采用结构超固结参数来表示。模型对修正剑桥模型进行扩展,模型的屈服面形状与修正剑桥模型一致,而屈服面的大小由结构超固结和应力超固结ps之和决定,而屈服面的变化由体积硬化与结构损伤共同来描述,模型采用相关联流动法则;从而提出了一个可考虑结构性的粘土本构模型。模型概念明确,参数简单并有物理意义。初步验证表明,模型可以较好的反映结构性土体的变形特性。     

状态变量相关三维饱和黏土结构性本构模型

针对天然结构性饱和黏土具有大孔隙、强度高,具有一定胶结性的特点,将原有超固结土UH模型扩展为状态变量相关三维结构性模型。将p-q空间中屈服面左侧端点向原点左侧平移,使之能够考虑一定程度拉伸的胶结特性,并提出胶结性强度参数的演化规律方程。通过引入状态参量χ来修正屈服面方程,并给出状态参量的表达式,使得剪胀方程能够描述体变剪缩到剪胀的变相应力比强度特性。提出结构性应力比参量R^*的概念,并使之来修正统一硬化参量。基于t准则的变换应力方法,使该模型的应力表示一般化,使一般化后的模型能够描述真三轴的应力–应变关系。试验与预测对比结果表明,所提的三维结构性本构模型具有较强的适用性以及应用性。     

混凝土弹塑性本构实用模型研究

在深入研究了混凝土弹塑性本构理论基础上,提出了一个混凝土弹塑性本构模型,将Mande模型骨架曲线做一定的改进作为模型的等效单轴应力—应变曲线,加载硬化阶段采用应力空间弹塑性模型,软化阶段采用应变空间弹塑性模型,推导了应变空间下硬化参数的计算公式。模型屈服面采用黄克智—张远高三参数破坏准则,并推导了屈服面三个参数与混凝土强度之间的关系,为屈服面参数的确定提出了一种实用方法。将本文提出的模型在ABAQUS中二次开发,数值算法采用图形返回算法,通过几个算例表明本文提出的模型具有较高的计算准确度。     

超固结土本构模型分叉三维理论分析及数值模拟

应变局部化分叉的产生强烈依赖于本构模型的弹塑性矩阵。以基于伏斯列夫面超固结黏土三维本构模型为研究对象,推导了三维应力下产生分叉的应力条件,求出了该模型在常平均应力时不同应力路径下分叉三维解析结果。解析结果表明：该模型在应力洛德角为-26.5°～7.5°时,有分叉现象产生,分叉产生于土体应力应变的硬化阶段,且分叉后剪切带倾角变化趋于稳定;而应力洛德角在-30°～-26.5°及7.5°～30°时无分叉现象出现。最后,利用有限元软件ABAQUS的材料子程序接口,采用回映应力更新算法,编写了材料特性子程序,实现了该模型在有限元数值分析中的应用,对均匀各向同性多单元立方体进行常平均应力时真三轴试验数值模拟,并比较数值计算结果与解析结果,验证了解析解与数值模拟结果的一致性。     

软土深基坑开挖的有限元分析

目前对开挖工程一般只作总应力法分析。本文结合某炮和软粘土地基深基坑开挖的工程实例,将Biot固结有限元法用于基坑性状的研究。分析表明,坑壁立体位移和支撑轴力的计算和实测值基本吻合;在土方停挖期,两者均表现出一定程度的固结效应。     

软土地区城市中心区深基坑土方开挖施工技术

通过对比分析,阐述了在软土地区城市中心区深基坑多道支撑下,土方开挖过程中选择不同的施工技术对挖土进程、经济效益的影响有所不同。针对工程特点,创造性地采用钢板桩作为出土坡道的临时挡土墙,并利用对撑与出土坡道形成有效出土通道的方式进行土方开挖,可达到快速、安全、经济的效果。同时首道支撑兼作堆料平台,充分缓解了城市中心区现场用地紧张的现状,降低了工程造价。     

双排桩支护软粘土基坑开挖的有限元分析

双排桩支护结构是基坑围护结构的一种形式,但目前的分析方法无法考虑其与土体的共同作用。采用平面应变有限元方法研究了软粘土地基基坑开挖双排桩支护结构的性状,重点分析了桩土界面特性、前后排桩间距等因素对支护结构的内力和变形的影响。分析表明,当双排桩排距过小时,围护结构类似于悬臂式单排桩性质;当排距过大时,后排桩对前排桩起到类似拉锚桩的作用;只有当排间距为4d左右时,双排桩围护结构才能达到最好的效果。     

某工程软土地基深基坑开挖施工技术

针对某工程典型的软土地基深基坑土方开挖的施工难点,提出解决该问题的"分步、分区、分层"措施方法,并详细阐述挖土施工顺序和施工方法.同时指出了软土地基条件下深基坑开挖的主要施工技术措施和要求,确保了该工程按预定计划顺利完成土方开挖,为后续工程的顺利实施创造条件.     

软粘土地基基坑开挖中双排桩式围护结构的数值分析及应用

本文采用平面应变非线性弹性有限单元法,编制了分析双排桩式围护结构的程序,藉此研究了软土地基中双排桩式围护结构的内力和变形特性。文章探讨了桩身刚度、前后排桩排距。被动区土体加固对围护结构内力和变形的影响,得到了双排桩式围护结构设计及施工的一些有益结论。结合一工程实例,数值计算和实测结果较为吻合。     

上海软土地区深基坑连续墙的变形特性浅析

地下连续墙是上海地区深基坑的主要围护形式.根据上海软土地区50个深基坑工程的实测结果,研究了连续墙的变形特性,包括基坑开挖深度、支撑系统的相对刚度对连续墙最大侧移的影响,最大侧移的深度及墙后软土层厚度对基坑变形特性的影响,得到的若干规律性结果,可为今后同类基坑工程的设计提供参考.     

长春明珠会所基坑工程实例分析

介绍了长春一个深厚杂填土深基坑工程的设计和现场监测实例.该工程设一层半地下室,基坑深9.3m～10.5m,采用两种类型排桩作为挡土结构,并在坑底设置条状水泥土被动加固区.通过对支护方案的选择和监测结果的分析,得出一些有价值的结论.     

逆筑法在软土质地区进行深基坑开挖的应用

扬州六圩污水处理厂二期工程建设于地势平坦的河漫滩地,土层分布复杂,因污水处理工艺需要,需建设深度达9.05 m的粗格栅间和进水泵房。经方案比选,最终确定采用逆筑法进行泵房深基坑的开挖。详细介绍了逆筑法在这一特定土质条件及较小平面范围内实施较深基坑开挖的成功案例,并通过比较排桩及逆筑拱墙两种不同的支护形式,分析了逆筑法在支护工程中独特的优势。     

深基坑桩锚支护体系位移数值分析

利用大型有限元分析软件ADINA,考虑土的非线性和基坑分步开挖原则,以郑州楷林大厦深基坑为例,按照实际基坑开挖与支护的施工步骤,建立三维有限元模型进行数值分析,得到支护结构与土体随基坑开挖过程的变形规律及影响因素:支护桩水平位移最大点在基坑中上部,预应力锚杆对限制基坑壁的侧移起着至关重要的作用;基坑支护桩后主动区域受扰动最大的土层在桩体深度以下,支护结构入土深度加大,可有效控制土体向坑内流动;基坑外侧地表沉降呈现抛物线形状,在距离支护结构约1.5倍开挖深度处出现沉降最大值。     

软土地区深基坑支护的PCMW工法及其现场测试研究

针对软土地区深基坑支护的特点,采用一种新型的支护形式——预应力管桩水泥土复合挡墙（PCMW）,即在水泥深层搅拌桩的施工过程中插入大直径预应力管桩,从而形成挡土、止水合二为一的连续墙体。与传统的钻孔灌注桩、SMW、地下连续墙等支护形式相比,PCMW具有承载力大、变形小、占用空间少、低污染、施工速度快、节省造价等优点,提高了软土地区深基坑支护的安全性和经济性。介绍了该支护形式在城市隧道支护工程中的应用及现场测试情况。根据实测的水泥土强度、深层土体位移、支撑轴力以及邻近房屋、道路沉降等数据可知,PCMW支护形式用于软土地区深基坑支护是可行的,并且在技术、经济指标上具有较大优势。