基于能量方法的结构性土体损伤演化规律研究

结构性土体的力学特性具有明显的损伤破损效应。根据岩土材料复合体损伤理论,结构性土体可看作是由结构相和损伤相各占一定比例的复合材料。结构性土体的损伤过程本质上是土体中结构相的变形能向相变损伤耗散能转化,相变损伤耗散能促使结构相退变为损伤相的损伤发展过程。从任意方向截面上看,结构相表面损伤后即变为损伤相的表面。基于此认识,把结构性土体的损伤变量与结构相、损伤相所占的截面面积联系起来,从而与经典连续介质损伤力学中关于损伤变量的定义一致。将土体结构的损伤引起的外力多做的那部分功定义为相变损伤耗散能,并将此引入到土体的能量平衡方程中。通过对结构性土代表体元的能量分析,推导了基于结构损伤耗能条件下的损伤演化方程,给出了模型参数的确定方法。最后将试验结果和本文方法的结果进行对比,表明本文方法能较好反映土体损伤演化规律。     

土体结构性损伤模型研究

结构性土体具有明显的损伤破损效应,结构性土体可看作是重塑土附含有一定的结构性。在荷载作用下,结构性土体的结构性逐渐消失,即土体的结构性发生损伤,直至结构性土体转化为重塑土。基于此认识,可将结构性土体的损伤变量与经典连续介质损伤力学中关于损伤变量的定义一致,同时也是经典损伤力学的扩展。将损伤而耗散的能量定义为损伤耗散能,并引入到土体的能量平衡方程中。通过对结构体元的能量分析,推导了相应的损伤演化方程,并给出了模型参数的确定方法。最后将试验结果和本文方法的结果进行对比,结果表明本文方法能较好反映土体损伤演化规律。     

盾构掘进过程中土体损伤本构模型研究

为定量地确定盾构掘进过程中对土体造成的损伤,根据盾构对周围土体的扰动方式和土体内部稳定性判定准则,分析土体在发生损伤过程中,其内部孔隙率的变化规律.基于细观损伤力学理论,分析了土体损伤变量与孔隙率之间的关系,将土体损伤划分为4个不同的阶段,并给出每个阶段的损伤变化规律,建立以孔隙率表征的损伤变量演化方程.并基于线弹性本...     

岩石损伤力学理论研究进展

首先回顾了岩石损伤理论的发展历史,并简单介绍了岩石损伤力学的研究内容。详细讨论了如何从宏观及微观角度定义损伤变量以及各自的优缺点,接着介绍了一些损伤演化方程的确立,最后介绍了近年来在损伤本构方程方面的研究。     

饱和土体应变局部化的复合体理论

有限元法求解应变局部化问题时经常受到单元尺寸敏感性问题的困扰。为克服这一难题 ,给出一种基于整体坐标的应变局部化的复合体理论 ,通过对剪切带内外土体力学特性进行均一化处理来描述含剪切带土体的宏观力学特性。首先从理论上分析了饱和土体应变局部化的产生条件 ,随后通过复合体理论给出了描述在排水条件和不排水条件下饱和土体应变局部化的本构方程 ,最后对平面应变条件下的饱和密砂试样进行了分析 ,通过与室内平面应变试验结果的对比 ,验证了本文理论的合理性。     

裂隙岩体动态损伤演化与体积扩容方程

 与时间相关的岩石扩容现象源于岩体内部大量微裂纹的张性扩展。从断裂力学的裂纹研究出发,探讨不均匀加卸载过程中,岩体内部微裂纹在应力集中源附近的局部拉应力作用下,裂隙萌生和扩展的动态过程,并利用散布损伤力学手段描述裂纹体系的动力行为,建立起微观断裂与宏观扩容之间的联系。试验结果分析表明：本文所建立的扩容方程能够有效地描述加卸载过程中裂隙岩体的动态损伤演化和体积扩容全过程,与已有的形变方程一同构成深部岩体变形破坏动态本构模型的完备方程组。     

岩石爆破损伤模型研究的几个问题

讨论了岩石爆破损伤模型研究的几个基本问题。主要内容包括冲击波与爆生气体在爆破过程中的作用、损伤参量的确定和损伤演化规律表述方法、损伤模型及其实用性以及开展进一步研究的设想。     

对岩土塑性理论中两个基本问题的讨论

本文重点介绍近年来作者与国内岩土工作者所作的一些工作，也是作者对岩土塑性的一些认识。岩土塑性中的两个基本问题：一是岩土塑性基本理论；二是如何确立岩土屈服条件。本文介绍这两方面的研究进展，力求提高岩土塑性计算的准确度。     

层状复合岩石损伤本构关系与断裂破坏准则及工程应用研究

 首次利用高倍扫描电镜系统地研究了构成层状复合岩石的三种典型岩石——灰岩、砂岩、泥岩的微观结构形态, 利用岩相学和显微构造理论深入分析了岩石内微观晶体结构、微孔隙、微裂纹的结构、构造、分布及其特征。结合实验应力测试分析及岩石损伤演化发展过程, 建立了岩石的“微结构模型”。建立了一套高灵敏低噪声岩石微损伤声测系统, 首次拾取到岩石内加载初期的微损伤萌生声信息, 并记录再现了单一岩石和复合岩石整个损伤演化过程和完整波形。提出了用三条曲线描述的单轴压缩岩石应力应变损伤全过程破坏曲线, 同时给出了描述其整个损伤演化过程的损伤演化方程式。在微结构模型和单一岩石损伤演化律方程的基础上, 导出了含3 层及含任意多层的复合岩石3 维非线性损伤本构方程和损伤演化方程, 结果与实验相吻合。由此进一步分析了损伤演化与破坏失稳特征, 进而导出复合岩石的破坏失稳准则。针对复合岩石的特殊性质, 深入研究了层状岩体中, 层间胶合强度、层面粗糙度、分层岩石的组合、应力状态、大小、方向等与复合岩石整体的应力、变形、强度及稳定性的关系, 获得了有益的结果。通过现场层状复合岩石性态的研究, 采用有限元计算方法及现场观测技术, 对采空区顶底板复合岩层的应力场、位移场分布、底板岩层的变形及顶板岩层的损伤扩展与断裂下沉破坏进行了多方面的研究, 找出了它们的特征和规律性, 计算结果与现场实测结果吻合较好。     

基于G-L理论的混凝土损伤相变协同分析

基于Ginzburg-Landau相变理论,在连续介质力学与唯象理论的框架内,利用协同学系统相变类比的思想,提出了一种新的研究混凝土损伤相变的思路,即将超导相变的Ginzburg-Landau理论类比到混凝土损伤相变过程中来,并且取得了良好的研究成果.首先推导出了混凝土损伤相变的本构模型表达式,并计算出了损伤模型的线性解和非线性解及其相关函数,然后用大型数值模拟软件RFPA进行模拟验算,验证了该研究成果的正确性.     

一种新的结构性土损伤模型

从结构性土体的基本性质出发,放弃了将结构性土体视为结构性土和重塑土的复合体的传统思路,而将结构性土看作是重塑土富含有土体结构,损伤直接导致土体结构的丧失,与重塑土部分无关。在此基础上,提出了一种适用于结构性土的新型损伤模型,该模型是修正剑桥模型的推广,当结构性的参数取为0时,该模型退化为修正剑桥模型。结合显式有限差分程序FLAC3D的主要计算思路,使用VC++.NET平台开发了该模型的FLAC3D接口程序,并编译成动态链接库DLL文件。并与结构性黏土不同围压下的三轴排水剪切试验进行对比,表明所建立的模型可以较好的描述结构性土的变形特性。     

岩石变形破坏过程耗散结构理论分析及损伤模型

将岩石视为系统,运用耗散结构理论分析能量在岩石系统形成有序耗散结构过程中的作用机制,揭示能量演化与强度变化、缺陷系统演化之间的关系和规律,在此基础上,以耗散能为参量建立描述缺陷系统演化过程的非线性动力学方程,推导耗散能演化方程,采用非线性最小二乘法对多种岩石的耗散能演化试验数据进行回归分析,验证耗散能演化方程的正确性。基于能量耗散和耗散能演化方程定义损伤变量表达式,从而得到能够反映岩石内部能量和力学作用机制的损伤演化方程。依据连续损伤理论建立考虑残余强度的岩石三维损伤本构模型,通过与多种岩石不同围压下的试验应力应变曲线进行对比,分析表明理论曲线与试验曲线吻合良好,所建损伤本构模型可以很好地描述复杂应力环境下岩石材料的变形与强度特性。     

结构性土体破损的力学描述

本文将损伤力学理论和断裂力学理论运用于结构性土体的破损分析中，并分别建立起结构性土体极损的损伤力学和断裂力学描述公式、以及二者的耦合解。理论分析表明，破损土体的抗剪断裂韧度要小于其抗拉断裂韧度，故Ⅱ型裂纹的不稳定扩展将导致土体的破坏．综合研究成果可知，在土体的破损分析中，若考虑损伤因素的影响来评价土体的工作状态将比较安全。     

岩土损伤本构模型研究进展

损伤力学在岩土工程中的应用日益广泛,很多学者建立了一大批基于不同条件的、适合不同材料的、考虑不同环境影响的各式各样的岩土损伤本构模型。根据研究损伤的方法不同,本文将这些损伤本构模型大体分为三类:宏观损伤本构模型、细观损伤本构模型和统计损伤本构模型,并对其进行评述,指出了当前损伤本构模型研究存在的问题和发展趋势。     

几次大地震中地基基础震害的启示

本文根据近几年发生的几次著名大地震中有关房屋建筑地基基础震害的一些资料 ,讨论了地基基础震害的一些启示 ,对今后的抗震研究有一定的借鉴作用。     

从广义位势理论的角度看土的本构理论的研究

本文介绍了广义位势理论的基本思想,并从广义位势理论角度出发剖析传统本构理论在表述土的本构关系的局限性。分析了从广义位势理论出发来建立土的本构模型的优点,其可以突破传统理论中以塑性公设为前提的限制,因而,从广义位势理论角度上来建立土的本构模型的具有更广阔的前景。     

冻融循环条件下混凝土损伤规律研究

冻融循环是建筑结构体在外界环境温度变化下,引起结构体内部含水率变化从而引发结构体内部孔隙扩展结构受损的现象。作为我国北方地区普遍存在的环境变化现象,直接关系到结构体的安全与稳定。鉴于此,拟通过试验研究冻融循环次数对混凝土质量损失率及力学行为的影响规律,并同时考虑受荷和冻融影响下的混凝土损伤本构方程,以期为相关研究提供理论支撑。     

近代保护建筑的损伤理论与有限元模型

基于上海市近代保护建筑体系和损伤理论的基本原理,提出近代保护建筑的损伤理论与有限元模型,建立了含有损伤系数的本构关系及重分析算式,对近代保护建筑的分析和评估具有重要价值。对一实际工程进行了损伤分析和相应频率和周期计算。     

连续孔隙介质土力学及其在非饱和土本构关系中的应用

首先论述了土力学的理论基础仍然很不完善,仍处于半理论、半经验的发展阶段,它还缺少统一的理论基础。指出:连续孔隙介质土力学是以多相孔隙介质理论为基础描述自然界中土的行为的一门科学,它(或多相孔隙介质理论)可以作为土力学统一的理论基础。然后介绍了连续孔隙介质土力学的理论基础,讨论了多相孔隙介质理论的整体平衡方程的建立以及土力学中控制方程的选择和确定。针对非饱和土问题,利用多相孔隙介质理论(包括热力学和内变量理论),基于3种广义应力即非饱和土的有效应力(式(22))、基质吸力和气相压力作为3个独立的应力状态变量,提出并详细地论证和推导了考虑气相的能量耗散和塑性体积变形的非饱和土弹塑性本构方程。