关于“软黏土地基黏弹塑性比奥固结的数值分析”的讨论

笔者学习了《岩土工程学报》2 0 0 1年 2 3卷第 4期的“软黏土地基黏弹塑性比奥固结的数值分析”(作者 :陈晓平 ,白世伟 ,以下简称“原文”)一文后 ,很有收获。土体变形的数值模拟中 ,固结沉降与黏弹塑性流变的耦合作用应受到进一步的重视和研究[1～ 4 ] ,但文中有关的计算分析公式需进一步研究 ,现提出与作者商榷。原文中采用Ｋｅｌｖｉｎ体来描述土体的黏弹性应变增量ｄεｖｅ ,由一维流变模型Ｅ1 ε+Ｋｅ ε =σ (1)得到应力不变时复杂应力状态下的黏弹性应变增量为[2 ]{ｄεｖｅ}=[Ａ] {ｄσ′}Ｅ1(1-ｅηｅｄｔ) (2 )式中 ηｅ =Ｅ1 /…     

软粘土地基粘弹塑性比奥固结的数值分析

软粘土的重要特性之一是其时效性 ,取决于土体的粘滞作用和固结作用。在充分考虑两者综合作用的基础上建立描述堆载预压软土地基变形和孔压消散的粘弹塑性Biot固结有限元模型 ,通过实例计算 ,分析了蠕变和固结的耦合效应及对地基变形的影响     

关于"软黏土地基黏弹塑性比奥固结的数值分析"的讨论

笔者学习了<岩土工程学报>2001年23卷第4期的"软黏土地基黏弹塑性比奥固结的数值分析"(作者:陈晓平,白世伟,以下简称"原文")一文后,很有收获.土体变形的数值模拟中,固结沉降与黏弹塑性流变的耦合作用应受到进一步的重视和研究 [1～4],但文中有关的计算分析公式需进一步研究,现提出与作者商榷.     

考虑固结的黏弹性地基的有限层法

在弹性介质地基的比奥固结有限层求解格式基础上,运用弹性黏弹性对应原理及拉普拉斯变换给出了黏弹性地基比奥固结有限层求解格式,并编制了程序,通过黏弹性地基沉降的算例分析验证了计算方法与程序的正确性,随着黏滞性系数的增加,该模型的黏滞性起到更大的作用,符合所选取黏弹性模型的蠕变变化规律。最后分析了固结效应和黏滞性作用的关系。     

K0固结软黏土的弹黏塑性本构模型

在修正剑桥模型基础上综合考虑了软黏土的各向异性及率相关性,建立了适用于K0固结软黏土的弹黏塑性本构模型。模型借鉴过应力理论的基本思想,定义了与动态加载面相对应的参考屈服面,应用径向映射准则将两者联系起来,流动函数通过分析一维情况下土体的体积蠕变速率得到。以黏塑性体积应变为硬化参数,将一维情况扩展到三维应力状态,直接用次固结系数描述土体黏性强弱,所有参数可通过压缩试验及三轴不排水剪切试验得到。分别计算了代表性等向和K0固结黏土的三轴不排水等应变率加载、不排水剪切蠕变及蠕变破坏过程,与试验结果进行对比,验证本文模型的有效可行性。     

对“土的清华弹塑性模型及其发展”讨论的答复

从事的土的本构关系研究,在清华大学获得岩土工程专业工学硕士和博士学位,现为清华大学教授,博士生导师。编写教材9部,发表论文300余篇,曾获国家科技进步一等奖和国家自然科学三等奖。王运霞对“土的清华弹塑性模型及其发展”(简称原文)一文的讨论文章涉及的某些问题值得深入探讨。本文结合最近以来的一些有关议论,着重就土的弹塑性模型的发展和意义给予回答并进行讨论。弹塑性理论为土的本构关系研究提供了广阔的空间和有力的工具,岩土的弹塑性模型研究对传统力学和经典弹塑性理论的发展做出了巨大的贡献。土变形的塑性本质决定了使用塑性理论的合理性和必要性。这就使土的弹塑性理论模型成为20世纪60年代以来土力学园地中最为绚     

天然软黏土的弹黏塑性本构模型：进展及 发展

天然软黏土由于土结构的存在表现出比较复杂的力学特性：应力应变关系的时效特征;固有各向异性和诱发各向异性;土颗粒间的胶结和大孔隙结构在变形过程中的破坏。基于上述某些试验现象,学者们提出了很多一维和三维的弹黏塑性本构模型。为了弥补现有模型对软黏土力学特征的描述考虑不足,作者在弹黏塑性力学理论的框架下,由浅入深地建立了一系列的天然软黏土的本构模型： ① 在 非结构性 土的一维压缩试验基础上建立一维弹黏塑性本构模型; ② 在 非结构性 土 的 三轴试验基础上扩展一维模型到三维弹黏塑性本构模型; ③ 在 结构性 土 的 一维压缩试验基础上扩展一维非结构性土模型到一维结构性土模型; ④ 结合前面的模型和结构性土的三轴试验现象提出三维结构性软黏土的弹黏塑性本构模型。 所有模型均得以验证。 三维 结构性 土 模型需要的试验成本同修正剑桥模型,且所有参数的确定都非常直接。     

对“斜坡地基承载力上限解计算与分析”讨论的答复

感谢蔡江东和周国庆两位先生对斜坡地基承载力上限解计算与分析一文(以下简称原文)的关注,现就讨论稿中(以下简称蔡文)涉及的问题作如下答复,与两位进一步探讨。     

对“岩溶区含溶洞岩石地基稳定性分析”讨论的答复

首先感谢程晔先生对“岩溶区含溶洞岩石地基稳定性分析”一文 (以下简称“原文”)提出的讨论 ,原文能得到同行的关注 ,感到十分高兴。下面对原文的讨论作出以下答复。( 1)关于弹性力学解适用范围应用弹性力学求解圆形洞室的应力分布 ,当洞室高度 2a(a为洞室半径 )远小于其埋深时 ,可直接采用弹性力学公式求解圆形洞室的应力重分布 (应力集中 )问题。随着距洞室中心距离r的逐渐增大 ,则径向应力 σr 趋于加大 ,环向应力 σθ 将不断减小 ,最终将恢复到初始应力状态 ,例如在 r =5a 处的应力与原始应力相差仅约 4% ,从误差角度来说 ,满足工程要求 ,因此原文2 .1( 3 )中已指出 :“     

堆积软岩的黏弹塑性本构模型及其数值计算应用

 堆积软岩的主要力学特性有应变软化、流变、受中间主应力影响等,为了尽可能完整地描述这些力学特性,提出一个全新的黏弹塑性本构模型。该模型基于下负荷面和tij概念,以超固结状态与正常固结状态之间的孔隙比差r为状态变量,并在该状态参量的演化律中引入非齐次函数,使模型能综合描述软岩的应变软化、流变和受中间主应力影响的力学特性。新模型仅比剑桥模型多了4个参数,而且4个参数都具有明确物理意义,可通过常规三轴试验确定。以降雨引起的软岩边坡的渐进性破坏为工程背景,用水土耦合有限元来探讨2种不同地下水位变化对边坡破坏的影响,从坡体的剪应变分布、位移矢量、破坏的传播等方面分析边坡的破坏机制。     

基于Hansbo渗流的理想砂井地基径向弹黏塑性固结分析

传统砂井固结理论没有考虑软黏土显著的流变特性以及渗流的非Darcy特性,常常导致计算结果与实际偏差较大。为进一步探究软黏土地区的砂井固结机理,通过引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型以及Hansbo渗流模型分别描述土体变形的非线性和渗流的非Darcy特性,在不考虑井阻和涂抹效应的情况下,对Barron自由应变假定下的砂井固结方程进行改进,并给出方程的隐式有限差分求解格式。与Berry的显式数值解的对比表明该算法是有效性的。据此对土体黏滞性以及Hansbo渗流参数对砂井非线性固结过程的影响进行分析。结果表明:软黏土的黏滞性使固结初期砂井影响区外边界附近的孔压升高,且黏滞性越强,这种现象就越明显;同时Hansbo渗流对孔压升高具有增强作用。但在固结的中后期,土体的黏滞性及渗流的非Darcy特性会延缓砂井地基中孔压的整体消散。     

理想砂井地基径向弹黏塑性固结分析

饱和黏土变形的非线性和流变特性已被人们所逐渐认识。为进一步探讨该特性对砂井地基固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述土体骨架弹黏塑性变形关系,在Barron砂井固结理论的基础上,重新推导砂井径向固结方程,并给出方程的隐式有限差分格式。通过与Berry基于压缩指数的显式数值解对比,验证本文计算方法的有效性。探讨了UH模型参数和渗透指数对砂井径向固结的影响。数值结果表明:黏性土的粘滞性使得固结前期砂井地基内部出现了孔压升高现象,并延缓了固结中后期砂井地基内孔隙水压力的整体消散。同时,随着初始超固结参数R₀、回弹指数C_s的增大或渗透指数C_k的减小,此现象变得更加明显。     

结构性软黏土的一维弹黏塑性模型

为了研究结构性软黏土一维压缩变形的时效特征和结构破坏特征的耦合效应,首先,基于Bjerrum的等时间线体系,提出等黏塑性应变率线概念,建立非结构性软黏土的新型一维弹黏塑性模型;然后,在大量试验结果的基础上,揭示了一维压缩过程中压缩指数随孔隙比的变化规律,并提出了土体结构渐进破坏的新型描述模式;仿照特征体积,定义了"本征体积"和"本征应变"的概念,得到了结构性软黏土的"本征压缩定律",并推导了结构性软黏土的蠕变方程,构建了结构性软黏土的一维弹黏塑性模型。最后,阐述了模型参数的确定方法,所有参数均可通过试验直接确定,并用本文模型对宁波天然软黏土的常规压缩试验和长期蠕变试验、Berthierville clay、Ariake clay的一维等应变率压缩试验进行模拟,验证了该模型的有效性。研究结果表明,该模型能很好地模拟结构性软黏土一维压缩变形的时间效应和结构破坏效应,为建立结构性软黏土三维时效本构模型奠定了基础。     

对“土工合成物加强软土地基的极限分析”讨论的答复

吴景海和陈环先生对“原文”提出了３点讨论意见,并指出原文中的一些笔误,笔者对此表示感谢。现就讨论中提出的问题集中两个方面作一答复。１关于“极限分析”一词的理解笔者在６０年代初提出散粒体极限平衡理论,把极限分析理解为极限平衡方程的求解方法,包括用特征线...     

流变性软黏土的弹黏塑性边界面本构模型

基于准前期固结压力的概念并引入边界面理论,在吸取国际上具有代表性的流变本构模型优点的基础上,建立一个新的边界面弹黏塑性本构模型.该模型以引入形状参数的修正剑桥模型为边界面,采用滞后变形的概念,将滞后变形分为体积蠕变和剪切蠕变2部分.体积蠕变采用在工程界广泛应用的Taylor公式来计算,剪切蠕变可通过合适的方法由体积蠕变反算得到.该模型不仅可以描述正常固结土的流变,还可以描述超固结土的流变,且模型参数物理意义明确,数量较少,仅比一般边界面模型多一个次固结系数.通过多组试验结果的模拟,表明所提出的本构模型具有较好的预测能力和较为广泛的适用性.     

排水条件对不同固结度软黏土动力特性影响试验研究

地铁隧道下卧土层由于施工扰动通常存在不同固结度,列车荷载下土体应变规律也有所差异,进而产生不均匀沉降。通过室内动三轴试验系统对杭州饱和软黏土进行动力测试,研究了排水条件、固结度、振动次数对软黏土动孔压和应变的影响,在试验和现有研究成果的基础上建立了考虑初始固结度、振动次数、排水条件的应变软化模型。结果表明:固结度愈高的土体,孔压发展愈缓慢,并且随振动次数增加,在较低的孔压水平就可达到稳定,排水条件下的孔压发展规律可由不排水试验获取。土体应变随循环次数的增加而增加,随固结度的增加而降低;提出的应变模型考虑了荷载循环过程中土体的排水,可以较好地模拟不同固结度下饱和软黏土的应变发展规律。     

关于“对‘岩石非线性黏弹塑性流变模型(河海模型)及其应用’的讨论”答复

1引言作者发表在《岩石力学与工程学报》2006年第3期的“岩石非线性黏弹塑性流变模型（河海模型）及其应用研究”等引起了尤明庆先生的讨论,作者就岩石流变力学研究中的有关问题,与尤明庆先生商榷。     

关于“斜坡地基承载力上限解计算与分析”的讨论

尉学勇博士在斜坡地基承载力上限解计算与分析[1]一文中(以下简称原文),采用极限平衡法和极限分析理论,建立了考虑坡度影响的斜坡地基承载力计算模式、推导出公式系数并进行数值验证。原文的突出意义在于:①采用了与极     

对“软粘土抗剪强度增长规律”讨论的答复

笔者很感谢对“软粘土抗剪强增长规律”一文的讨论,这说明大家对该问题比较关心,同时也说明该问题没有取得普遍共识,有必要加强讨论,提高认识水平。以下笔者对讨论稿所提出的问题逐一答复。(1)室内三轴等向固结情况下存在　　Δτｆ=ｓｉｎφｃｕｃｏｓφｃｕ1-ｓｉｎφｃｕΔσ3ｆ=ｔａｎφｃΔσ3ｆ　　ｔａｎφｃ=(1+ｓｉｎφｃｕ)ｔａｎφｃｕφｃ是一个数学推导过程中产生当量角,与有明显物理意义的直剪仪测定的φｃｑ混为一体,只能增加不必要的混乱,别无什么好处,建议按文献[1]方式称该角为φｃ。为了避免由于该角定名表述不合理引起人们错用交通部98港工地基规范,笔者专门在文献[7]中分析了φｃｑ和φｃｕ及     

关于“求解弹性地基上带裂纹Reissner板的新方法”一文讨论的答复

<正> 李启信先生针对“求解弹性地基上带裂纹的Reissner,板的新方法”一文中提出了两个工程应用研究中带普遍性的问题,即:科研课题的实践性与模型抽象的客观性问题。这两个问 题确实应该引起我们的注意。