结构性软土微观结构参数及结构性流变模型

目的为了从微观结构的角度建立软土的结构性流变模型．方法利用扫描电子显微镜，对软土固结流变过程中SEM图片进行图像处理，研究反映软土流变特征的微观参数，分析这些参数的变化规律．结果反映微结构单元体有序性和定向性的概率熵和分维值的变化规律和软土的固结蠕变变形关系密切，由此确立了软土的微观参数与宏观流变力学行为的定量关系，进而建立了含微观参数的结构性软土固结流变本构模型．结论模型检验表明，采用反映软土微结构单元体有序性和定向性的指标而建立的结构性流变模型是可行的．     

流变性软土蠕变特性研究进展

针对软土的应力—应变—时间响应，从蠕变经验公式、流变元件模型以及弹粘塑性模型理论三个方面总结了流变性软土蠕变特性研究历史和最新进展。     

交通荷载作用下道路与软土地基弹塑性变形分析

建立了循环荷载作用下软黏土地基中孔压发展的经验模型，通过回归分析得到了模型计算参数.采用动态弹塑性有限元法分析了交通荷载作用下道路与软土地基共同作用的变形特性，考虑了孔压对软土地基变形特性的影响.提出了交通荷载在软土地基中的“临界影响深度”的概念，通过计算实例分析表明,在给定工况下交通荷载在软土地基中的临界影响深度约为10 m，有效影响深度约为18 m，为道路工后沉降计算提供了参考.     

分层真空预压软土地基一维大变形固结模型及试验研究

基于以有效应力为控制变量的一维大变形固结方程，考虑固结过程中孔隙比及渗透系数随时间的变化，建立了分层真空预压多层软土地基的一维大变形固结分析模型，并利用差分法进行了数值求解.分析表明，分层真空预压软土地基能够大幅提高软土地基的固结速率，软土的初始孔隙比及初始渗透系数对分层真空预压软土地基的固结速率有较大的影响.与模型试验结果的对比表明，该模型较合理地反映了分层真空预压下土体的变形和固结性状.     

双弹簧地基模型的杆系有限元分析

根据软土的室内应力路径与软土的卸荷模量的关系试验研究，推导了适用于增量有限元双弹簧模型地基弹簧系数的公式，对基坑分步开挖及支护结构设计计算、软土隧道施工等岩土工程问题有较大的实用价值。     

弹塑性有限元评价格栅加固公路软土地基效果

目的评价格栅不同加铺方案的效果．方法在利用3轴压缩剪切试验确定土体参数基础上。建立土工格栅加固软土地基有限元分析模型，运用该模型对土工格栅加固的软土地基受力情况、位移和软土地基屈服情况进行研究，分析土工格栅不同设置方案在分级加载的情况下对公路软土地基的加固效果．结果利用土工格栅加固软土地基，能够有效减少软土地基竖向位移。增加软土地基承载力，其主要原因是侧向应力的增加。计算结果与现场观测数据拟合性较好．结论土工格栅铺设在排水垫层底部要比铺设在排水垫层顶部效果更好，研究成果为今后利用土工格栅加固软土地基的设计提供参考．     

考虑损伤和流变的软土路基变形分析

提出了一种考虑软土损伤和流变性质的粘弹-粘塑性损伤模型。结合堆栽预压加固软基实例，分别采用殷宗泽双屈服面模型、粘弹-粘塑性和粘弹-粘塑性损伤模型进行有限元分析。结果表明，用粘弹-粘塑性损伤模型计算的结果与实测值比较接近，说明在工程分析中同时考虑软土流变和损伤是必要的。     

营口地区软土的流变模型

根据室内三轴剪切流变试验的结果,研究了营口地区淤泥质软土的流变特性.结果表明,该类软土具有明显的变形时效性及其在不同应力水平下的蠕变特性.通过分析蠕变曲线的规律,选择了西原模型和双阀值模型这两种理论模型来描述软土的流变特性.由非线性拟合的结果得出其扩展的理论模型精度更高及双阀值模型比西原模型精度更高的结论,同时还指出软土的非线性特性对参数拟合的影响.最后,选择了Singh Mitchell模型及其修正模型对软土进行经验拟合,并达到了良好的精度.     

软土孔隙微观结构的分形研究

根据分形模型的构造方法，提出了孔隙度分维、孔隙分布分维及孔隙边缘形状分维，用以描述软土微结构SEM图像中孔隙的变化情况．利用数字图像处理与分析的方法研究了软土加固前后3种分形维数的变化趋势，发现软土加固后3种分形维数随深度增加有减小趋势，说明软土加固后孔隙的分布面积减少，结构单元体之间排列紧密，孔隙尺寸分布趋于均匀，孔隙边缘趋于光滑．结果表明：软土中孔隙分布及其形状具有分形特征，不同的分形维数可以从不同角度反映土体的加固效果及力学特性变化，为由微观结构反映土体的宏观力学性能提供了桥梁．     

离心模型试验在碎石桩处理红层松软土地基沉降中的研究

离心模型中的固结时间是原型固结时间的1／n2，能够在较短的时间内模拟软土地基的长期沉降。为了准确地预测软基的沉降规律，论证软基处理的可行性，因此在简化软土地基模型中，通过在预成孔中放入细砂模拟碎石桩，同时通过离心机的高速旋转，对原模型施以ng加速度，使地基在较短的时间固结．通过测量地基变形，可以很好地预测到地基的施工期和工后沉降与时间的关系。     

饱和软土动力响应的弹粘塑性有限元分析

采用基于混合物理论的多孔介质模型,将饱和软土的固体相视为弹粘塑性体,建立了饱和软土的弹粘塑性模型。根据饱和软土两相多孔介质的控制场方程,利用罚参数法和Galerkin加权残值法,推导得到饱和软土动力响应的有限元基本方程,采用了Hughes隐式-显式的求解算法。通过相关理论编制了有限元程序,模拟分析了桩基对饱和软土作用的动力响应,指出了土动力响应的一些特点,揭示了桩基对饱和软土作用的相关机理。     

基于SEM图像信息的软土三维孔隙率定量分析

为了获取丰富的SEM图像信息并用于软土微观结构定量研究,对杭州地区紫金港软土进行了SEM图像扫描;定性描述了软土微观结构孔隙特征,建立了基于Image-pro Plus（IPP）图像分析软件的三维孔隙计算模型;基于微积分思想,统计了软土的三维孔隙率;分析了软土孔隙率数量和大小随阈值的变化趋势与三维计算模型可行性的联系,并讨论了二值化处理获取的平面孔隙率与本文提出的公式统计的三维孔隙率之间的关系。结果表明:本文提出的三维孔隙率计算公式是可行的,统计结果符合孔隙三维空间分布逻辑;较二值化处理获取的平面孔隙率,本文获取的三维孔隙率更加接近孔隙真实情况,求取方法思路清晰,为软土微观定量研究建立了一条新途径。     

软土归一化本构关系的离心试验验证

提出一个用于描述软土应力应变特性的本构模型,将该模型引入到CRISP有限元程序中。采用离心模型试验对本构关系进行验证。结果表明,试验与数值预测有很好的一致性。     

天然软粘土屈服性状的试验研究与本构模拟

为研究结构性及各向异性对天然软粘土屈服特性的影响,对上海软粘土进行了一系列相关试验,包括一维固结试验、三轴不排水剪切试验以及三轴排水应力路径剪切试验;同时在单面边界面模型框架内,引入考虑结构性及各向异性影响的内变量,建立本构方程。通过对边界面与传统屈服面模型计算结果的对比,证明了边界面模型在模拟天然软粘土屈服性状上具有一定的优势;通过对天然软粘土各种屈服试验结果的模拟,验证了模型的合理性。结果表明：修正后的边界面模型可以更有效地反映天然软粘土的变形特性。     

周期荷载下软土残余变形的模型试验研究

为研究软土地基在周期荷载下的变形特性,研制和设计了一套周期荷载下模型试验装置。报道了8个模型试验成果,旨在探讨基土的含水量、静力固结荷载、周期加载方式及预剪间歇效应对基土变形特性的影响。推演并验证了周期荷载下残余变形的预测公式,根据试验成果导得了对残余变形发展起控制作用的临界周期荷载比。最后,对基土残余变形发展的机理作了探讨。     

深厚软基上大圆筒结构循环承载力有限元分析

为了评价深厚软土地基上大圆筒结构在波浪荷载作用下的稳定性,考虑波浪可能导致的软黏土地基发生强度和刚度弱化的循环软化效应,将Andersen等建议的软黏土循环强度概念与不排水条件下Duncan-Chang非线性应力应变关系相结合,建议了非线性弹塑性-循环强度模型,并在ABAQUS软件中予以数值实施.并对深厚软基上深埋式大圆筒结构的承载力特性以及失稳模式进行了三维有限元数值分析,并与单调加载条件下的计算结果进行了比较.结果表明:大圆筒结构物地基在循环破坏时的失稳形态及地基中等效塑性应变的分布与极限破坏状态时存在较大差异;大圆筒结构的循环承载力相对于极限承载力有较大降低,并且受到荷载作用点高度及荷载循环破坏次数等诸多因素的影响.     

考虑软黏土流变效应的静压桩长期承载力计算方法

针对软黏土流变效应引起土体的体积压密,使其强度随时间逐渐提高,从而软黏土中的静压桩在桩周超孔隙水压力消散后承载力仍持续增长的问题,在考虑静压桩的沉桩效应和桩周土初始固结的基础上,采用双曲线型函数描述桩侧和桩端的荷载传递特性,结合荷载传递法推导承载条件下桩周土的应力状态.在此基础上,根据流变模型和桩周土体的受力状态,采用...     

软土地基中包裹碎石桩地震动力响应数值模拟研究

包裹碎石桩是将碎石桩包裹在土工合成材料中,通过土工合成材料的径向约束作用,减少碎石桩的变形,提高其在软土地基中的稳定性。使用有限差分程序FLAC3D进行模拟,研究地震荷载作用下软土地基中包裹碎石桩的动力响应。数值模型采用考虑滞回特性的非线性弹塑性模型模拟碎石桩和软土,使用线弹性土工格栅单元模拟土工合成材料。利用振动台试验结果验证三维动力数值模型,然后开展参数分析,研究筋材刚度、软土剪切模量、路堤荷载等参数对软土地基中包裹碎石桩地震动力响应的影响规律。数值模拟结果表明：随着筋材刚度的增加、软土剪切模量的增加、竖向荷载的减小,碎石桩的沉降及筋材应变和土体的剪应变也显著减小,土工合成材料包裹筋材可以有效提高碎石桩的抗震性能。     

长期循环荷载下饱和软黏土安定性模型

鉴于传统显式、隐式模型计算饱和软黏土长期循环荷载下轴向塑性累积应变的不足,在建立饱和软黏土总应力弹塑性模型基础上,考虑软黏土在长期小动应力比循环荷载作用下具有安定性特点,结合过应力模型及安定性理论提出计算饱和软黏土长期循环荷载下轴向塑性累积应变安定性本构模型。安定性模型能合理描述饱和软黏土循环荷载下的变形特性,模型只考虑最大塑性变形包络线故可采用任意积分步长,适用于大数目循环加载的累积变形计算及长期交通荷载下地基的沉降计算。     

武汉地区软土固结蠕变耦合性状模型研究

运用数理统计方法对武汉地区软黏土固结蠕变试验资料进行处理,得出了各试验曲线的经验公式;通过对经验公式的分析,建立了非线性弹性黏性固结蠕变模型,其中,以Duncan-Chang模型描述土体的瞬时弹性,以Burgers模型的一部分描述土体的黏弹性;对Burgers模型中的参数进行了改进,根据固结蠕变模型特征及试验资料,用数理统计方法求出改进的Burgers模型中参数的经验值。