饱和土的球对称固结与Mandel-Cryer效应

饱和土的固结问题是土力学的一个基本问题,在饱和土固结过程中往往伴有Mandel-Cryer效应,对Mandel-Cryer效应的理论研究尚不完善.以Biot饱和土理论为基础,通过直接求解饱和土球对称Biot固结方程,得到了球对称固结方程在真实空间的解析解.数值计算结果充分表现了饱和土三维固结过程中孔隙水压力在空间的分布和随时间的变化,直观反映了Mandel-Cryer效应的发展过程,同时给出了土体泊松比对Mandel-Cryer效应的影响规律.     

强夯作用下成层地基的一维固结研究

在对强夯作用分析的基础上，建立了双层地基在强夯荷载下的一维固结方程；利用Laplace变换给出了土层内有效应力的解析解，提出了土层固结变形量的计算方法。由所推导出的公式可以看出，有效应力和固结变形量与土层的性质有很大的关联，说明考虑实际地基的分层是必要的。同时，也揭示了强夯法加固成层地基的机理。     

考虑变形耦合的一维大变形固结分析

给出了考虑地下水浸没作用、大变形效应等因素影响的饱和土体一维固结理论，并提出了相应的沉降计算的一种改进方法。通过建立按应力定义和按应变定义的固结度之间的解析关系，可以分析固结过程中孔避开水压力消散与变形的耦合作用，采用有限差分法进行固结方程的求解，并讨论了上述因素以及土体压缩性、土层厚度和堆载压力等对固结特性的影响。通过与传统太沙基固结理论的比较，表明考虑地下水浸没和大变形效应对低路堤的变形发展有着显著的影响，而对孔隙水压力的消散速率影响不大。     

土体固结问题的一种边界元解法

对饱和土体的Terzaqhi-Rendulic固结理论，采用稳态势问题（即Laplace方程）的基本解，并将时间变量和空间变量分离，导出了边界元的求解公式，可采用逐步积分求解。以二维问题为例，采用常数边界单元进行离散处理，编制了计算机程序，作为算例，计算了半无限大土体受均布载荷的固结问题，与解析解相比较，说明边界元方法是很有效的，同时该方法也能很方便地推广到解空间土体固结问题。     

层状地基一维固结数值方法与应用

本文采用数值方法，求解层状地基考虑施工荷载变化的固结微分方程，通过计算，揭示了成层地基的固结特性，说明考虑实际土层分布的必要，为工程中求解一维固结问题提供简便可靠的计算方法。     

流变对饱和黏土一维非达西渗流固结的影响

引入修正的孔隙比变化值和时间对数的线性关系式来描述正常固结饱和黏土固结过程中的流变现象,并采用Hanso渗流方程代替达西定律,推导了一维流变固结方程,然后引入有限体积法进行了数值计算,探讨了考虑流变效应时此类土固结的规律.计算结果表明,和非达西渗流影响类似,流变效应延缓了黏土层中孔压的整体消散速度;而且考虑流变效应时,出现了类似曼德尔效应的现象,即在固结的初期,在远离排水面的地方,超孔压有所升高.计算结果还表明,荷载大小也会影响到流变固结进程.     

变荷载下成层地基一维非线性固结分析

首次将e—log10σ′和e—log10kv关系引入了成层地基一维非线性固结问题的研究之中，建立了能综合考虑荷载、土的成层性和自重等因素影响的固结控制方程，基于半解析法，采用Fortran语言编制了相应的计算程序NAODCLS，并利用该程序分析了变荷载下成层地基一维非线性固结的性状，结果表明，在成层地基非线性固结过程中，超孔压消散速率和沉降发展速率是不一致的；与将土层自重应力取为常值的作法相比，当考虑自重应力沿深度实际分布时，地基固结加快，而沉降量则增大。     

刚性基础下水泥土桩复合地基固结分析

为了掌握刚性基础下水泥土桩复合地基的固结性状，建立了复合地基的固结解析式.根据固结过程中孔隙水排出量等于单元体体积减小量的关系和平均超孔隙水压力的概念，推得水泥土桩复合地基的固结方程.通过等应变假设和初始边界条件，由分离变量法针对该固结方程进行了求解，得到了桩体和桩间土的平均超孔隙水压力、平均固结度、复合地基整体固结度和固结沉降.研究结果表明，该解析式所得的计算结果与有限元分析结果相吻合，且水泥搅拌桩复合地基固结速率大于天然地基固结速率，并与现场观测的水泥土桩复合地基固结度变化趋势一致.     

考虑起始水力梯度时饱和黏土的一维固结

采用考虑起始水力梯度的非Darcy渗流方程，修正了Terzaghi饱和黏土一维固结理论，并用有限体积法进行了求解．计算结果表明，只要起始水力梯度大于0，地基的固结速度就慢于Terzaghi固结理论值．而且除固结系数外，起始水力梯度，土层厚度以及上覆压力也都对地基的固结有显著影响．另外，还证实．当主固结完成时，地基中存在一定的残余孔隙水压力无法完全消散．     

Gibson地基半透水边界一维固结分析

针对单层Gibson地基模型，研究了半透水边界饱和土层在各种荷载作用下有效应力以及固结度的变化．运用Laplace变换求得了频域内有效应力在任意荷载作用下的解，并结合数值Laplace逆变换，对几种常见荷载作用下的固结进行了讨论，通过具体算例研究了各土性参数对固结的影响．结果表明，半透水边界Gibson地基的一维固结与传统固结理论有一定的差异．     

二维不可压N-S方程二次四边形单元有限元解

粘性不可压流体问题是众多工程中重要的力学问题.数值求解Navier-Stokes方程会遇到两大困难：非线性和不可压性.针对二维不可压Navier-Stokes方程的特点,建立了以流函数为求解变量的四阶微分控制方程,有效地避免了处理涡量边界的难题.采用8节点二次四边形单元,单元基函数为2次非线性高阶函数,建立了求解二维不可压N-S方程的有限元方程,并自主开发了二次四边形单元有限元程序.数值实验结果验证了该方法的精确性和可靠性.因此,该方法在计算流体力学中有较好的应用前景.     

软土弹塑性损伤有限元分析

目的从损伤力学的角度,对传统的剑桥模型进行修正．方法通过建立一种土体损伤演化本构模型,研究常见的中心差分、Galerkin差分和全隐式差分等3种格式对Biot固结损伤有限元分析的影响变化规律．结果3种差分格式对利用Biot固结损伤有限元计算路基沉降和孔压时的影响很小,得到的解答基本一致;但Crank—Nicholson差分、Galerkin差分和全隐式差分等这三种积分常数在影响材料损伤发展方面不同,Crank—Nicholson差分影响最小,而全隐式差分影响最大;在影响材料硬化率方面,影响规律与损伤发展影响规律正好相反,即Crank—Nicholson差分影响最大,而全隐式差分影响最小．结论修正后的模型对于解决包含此类问题的工程难题具有一定的参考价值．     

土力学中地基变形与时间的关系

固结理论是从地基沉降计算的需要出发而建立起来的。在现代土力学及其工程实践中,固结理论仍占有非常重要的地位。文中从力学的三类基本条件对固结理论进行研究,明确固结理论的平衡条件、协调条件和本构关系。满足这三类基本关系方可求得土体固结问题的唯一解。考虑到饱和土体为二相系,明确土体固结理论存在双本构关系。最后,以一维固结问题为例讨论土体的固结度。     

利用定位凝聚单元确定拱坝裂缝位置的研究

确定拱坝裂缝的位置和产状是坝工界研究的前沿课题.拱坝连同地基作为一个复杂的超静定系统,计算规模相当巨大,如何减小计算规模和提高计算效率是拱坝数值分析的瓶颈问题.在现有的计算条件下,利用指定破坏路经的追踪原理,首先定位出拱坝最有可能出现裂缝的区域,将这些区域的单元作为确定裂缝的定位单元,根据工程上确定裂缝位置所需的精度,...     

改进Biot固结理论移动网格有限元分析

为了提高饱和土固结数值分析结果的精度，提出了一种基于改进Biot固结理论的移动网格有限元分
析方法（FEM）.该方法在传统Biot固结控制方程组中引入土水势方程（SWP）和移动网格算法，根据虚功
原理和加权残值法推导了相应的增量有限元方程.通过算例分析研究了土水势方程和网格算法的影响.结果
表明： 改进理论的地基沉降和总土水势小于传统理论，而侧向位移大于传统理论.移动网格算法的各场变
量值小于固定网格算法.提出的方法在小变形理论范畴内能更好地模似地基固结性状.     

奇异控制系统控制律的精细计算

利用结构力学中的子结构消元算法对奇异控制系统的控制律进行精细计算研究。在消去控制系统奇异性的基础上,通过给出时段混合能的定义,利用广义变分原理,可得出一套时段消元公式,进而引入2^N类精细计算方法可求解奇异控制系统的Riccati代数方程。为了更好地体现奇异控制系统的特性,在子空间内给出了上述Riccati代数方程,从而将控制律分为第一控制律和第二控制律。最后通过数值例题说明了本方法有效性。     

无单元法在二维土体固结中的应用

基于滑动最小二乘近似的无单元法摆脱了有限元法节点和单元之间彼此联系的约束，具有只需节点信息而不需单元信息的特点，故信息简单，可以求解复杂边界条件的边值问题，也很适用于岩土工程数值分析．文章对影响无单元法求解精度的关键因素——节点的分布进行了讨论，提出了规则节点与随机节点相结合的节点分布方法；其次，将无单元法与微分方程等价性相结合，导出了用无单元法表示的土体固结方程；最后，利用所提出的节点分布方法对一个一维函数进行了模拟，紧接着又对一受均布局部荷载作用的平面应变二维土体进行了算例分析，验证了该方法的有效性与合理性，同时也说明了无单元法在处理土体固结方面的可行性.     

水位下降诱发含水层–弱透水层1维黏弹性固结分析

弱透水层黏性土与含水层砂土的蠕变性是造成地面沉降长期发展的重要原因之一。基于广义开尔文黏弹性模型,结合一维固结理论和连续性条件,得到了水位变化下弱透水层-含水层长期变形控制方程和定解条件。利用Laplace变换,基于矩阵传递法和边界转换法,分别推导了双层土体各位置的水头时间关系式,给出了水位变化引起的土体孔压、沉降和固结度发展的计算公式。采用了Stehfest方法实现数值逆变换,编写计算程序,验证了两种求解方法的正确性,并进一步分析了矩阵传递法和边界转换法在计算精度和效率方面的差别。最后,通过数值算例,探讨了土体的黏滞性、渗透性、土层性质的差异以及水头下降速率对水位变化引起土层变形的影响。     

超限映射法的四边形网格划分技术研究

针对在有限元网格划分中进行网格映射的时候出现的映射精度方面的问题,通过引入数值传热学中的无限插值法即超限映射法来实现计算平面对物理平面的精确逼近,提高了网格划分的精度以及单元网格的性态重量,并较为系统地介绍了边界离散、节点编码以及网格质量光顺的方法,最后给出了应用实例.