砂土液化大变形的弹塑性循环本构模型

循环剪切过程中饱和砂土的3个体积应变分量(有效球应力变化引起的体变、剪切引起的可逆性体变和不可逆性体变)的变化规律决定了液化后剪应变的发展。基于上述机理、对剪切引起的可逆性和不可逆性体变的数学描述、体积相容性条件以及边界面本构理论框架,建立了一个可描述饱和砂土液化后大变形的弹塑性循环本构模型。通过对饱和砂土排水和不排水循环扭剪试验结果的模拟表明,该模型不仅可以合理地模拟饱和砂土循环加载条件下从液化前到液化后、从小剪应变到大剪应变的变形发展过程,而且可以合理地模拟饱和砂土液化后再固结大体变的累积特性。本文的研究为定量描述砂土液化后大变形提供了一条合理而有效的途径。     

砂土液化分析的散粒体模型(英文)

在归纳砂土组构张量研究成果的基础上提出一个与已有弹塑性模型不同的新的增量非线性模型。该模型全面地考虑了平均压应力、归一化剪应力、Ｌｏｄｅ 角和主应力轴变化所引起的可逆和不可逆的变形,成功地模拟了单调荷载下密砂的剪胀软化和松砂的不排水剪切失稳现象,往复荷载下的残余变形和孔隙压力积累以及Ｌｏｄｅ 角和主应力轴变化下的液化现象。     

饱和砂土弹塑性动力本构模型研究

利用土体的塑性流动理论,提出了基于SMP破坏准则的土体弹塑性动力本构模型,用于描述饱和砂土的动力反应性质。土体总的变形由3个部分组成:弹性应变、与体积屈服机制相关的塑性应变和与剪切屈服机制相关的塑性应变。土体在初始加载与卸载和重新加载阶段性质的差别通过采用不同的模型参数加以反映。通过将应用该模型模拟计算的结果与试验结果进行对比,表明该模型能够较为准确地描述饱和砂土在循环加载条件下的反应性质,具有较少的模型参数,这些参数都可以通过常规的三轴压缩试验和静水压力试验进行确定。同时,该模型的形式比较简单,可用于数值计算中。     

饱和砂土液化后流体本构模型研究

利用空心圆柱扭剪仪开展了饱和南京细砂液化后常速率加载试验,考虑了有效固结压力和加载速率对饱和南京细砂液化后流体特性的影响,结果表明:液化后静加载过程中剪应力与孔压比的发展具有明显的二阶段特性,且剪应力与孔压比的发展有着良好的线性相关关系,有效围压及加载速率对二者的关系有着明显影响;据此提出一种符合液化后静加载过程的率相关性及孔压相关性流体本构模型,该模型将构成饱和砂土强度的土颗粒摩阻力与土–水黏滞阻力分别表示为时变型和非时变型剪切稀化流体;最后进行了该模型的验证性试验,并将模型预测结果与其他学者研究成果对比,验证试验及对比结果均表明该模型具有较好的适用性。     

砂土地震液化后大变形特性试验研究

利用全自动多功能三轴仪进行了砂土液化后大变形试验 ,基于试验结果提出了一个描述砂土液化后应力应变关系的双曲线模型 ,并对模型参数进行了标定 ,通过与前人试验结果比较验证了模型的适用性。结果表明双曲线模型可以较好地反映砂土液化后的应力应变关系     

微生物加固砂土弹塑性本构模型

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是一种利用环境友好的微生物加固岩土体的新方法.试验结果表明,MICP加固砂的刚度,强度和剪胀性增强,可压缩性降低.针对MICP加固砂土的力学特性和变形特征,在临界状态土力学理论框架下,采用非关联流动法则,建立了微生物加固砂土的状态相关弹塑性本构模型.在新的胶结退化准则中,将胶结退化速率与...     

饱和砂土循环流动的三维多重机构模型(英文)

根据虚功原理建立了一个饱和砂土循环流动的三维多重机构模型。砂土的复杂变形特性用一个宏观的体变机构和空间上离散分布的一维等价微观剪切机构来模拟。每个一维等价微观剪切机构由一个微观应力应变关系和一个微观应力剪胀关系组成。文中给出了宏观材料参数与微观材料参数之间的关系 ,并成功地模拟了饱和砂土循环流动的室内试验     

砂土液化后大变形的机理

基于试验观察和机理分析,揭示了不排水往返加载条件下饱和砂土初始液化后的剪切大应变和三个体积应变分量(有效球应力变化引起的体变、可逆性剪切体变和不可逆性剪切体变)之间的内在联系,阐明了三个体积应变分量的组合变化规律控制了饱和砂土液化后大变形的产生和发展,界定了液化后循环剪切大变形过程中交替出现的三种物态(摩擦接触状态、临界接触状态和悬浮状态)及其产生条件,解释了液化后流滑和再固结体变形成的机理,给出了一个物理概念明确并具有普遍性的建立液化后大变形弹塑性本构模型的合理途径。     

砂土在小应变下考虑应力路径影响的本构模型的试验研究

以标准砂为试样,利用GDS数字控制应力路径三轴仪进行了K0初始应力条件下8条特殊应力路径试验。在小应变区域内,通过刻画在应力空间的等应变应力线的变化规律,推导了可以考虑任意应力路径和应力路径方向变化的杨氏模量计算方法,并对泊松比进行了研究,建立了砂土在小应变区域内可以考虑复杂应力条件的本构模型。模型可以反映小应变时砂土的高模量、非线性以及模量急剧变化等主要特征;也可以模拟一般模型所不能考虑的应力路径方向变化引起的模量变化。     

岩土材料的两种经典本构模型之分析比较

文章选取了岩土材料的两种经典本构模型,通过详细的介绍与比较,从本质上分析其各自的优缺点,从而对这两种本构模型做了比较,以便为以后工程实践中提供一些参考和借鉴。     

饱和土非等温固结和不排水剪切的热力学本构模型

基于非平衡态热力学理论，建立了一种无需屈服面、流动法则等概念的非弹性多物理场力学模型。该模型引入耗散力、耗散流及颗粒熵概念，将土体颗粒层次的耗散机制及其引发的宏观能量耗散统一地描述为一组迁移系数和能量函数模型，从而得到非弹性变形的本构关系。考虑了温升时孔隙内原本无法自由流动的结合水向自由水转化并激发相应能量耗散的过程，以描述饱和土体的非等温固结行为。应用该模型对不同超固结比（OCR）饱和黏性土的非等温固结及温度对不排水剪切的影响进行了模拟并和实测数据进行对比，验证了模型的有效性。模拟结果表明：饱和土体的非等温固结行为与OCR值密切相关，且具有不可逆特性，在循环温度荷载作用下将产生变形累积；而温度对饱和土体不排水剪切强度的影响则依赖于土体类型及OCR值等因素。     

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。     

冻融循环下青藏粉砂土双屈服面本构模型研究

 基于青藏粉砂土在冻融循环下的常规三轴固结剪切试验,通过引入模量残余比和冻融循环次数,建立考虑冻融循环影响的双屈服面本构模型。试验结果表明,粉砂土的应力–应变关系呈应变硬化型,而在整个剪切过程中,体变呈现剪缩的特性。粉砂土的剪切模量随着围压的增大而增大,随着冻融循环的发展而出现先减小后增大的趋势。与未冻融粉砂相比,冻融以后的弹性剪切模量可降低约36%左右。其应力平面p-q上的剪切屈服面和体积屈服面可分别用过原点的线性函数和椭圆型曲线进行描述。对于剪切和体积硬化特性,建立与塑性应变及冻融循环次数相关的硬化参数,且均采用非相关联的流动法则。所提出的双屈服面本构模型能够很好地反映土体的应力–应变特性,模型计算值与试验值较为吻合,该模型能较为准确地预测不同围压及不同冻融循环次数下的应力–应变关系曲线,较好地反映冻融循环对粉砂力学性质的影响。     

砂土剪切模量测定的弯曲元、共振柱和循环扭剪试验

利用弯曲元、共振柱和循环扭剪试验联合测定了不同围压和密实度条件下干砂的小应变剪切模量,研究了弯曲元试验中输出信号的特性和各种信号分析方法确定剪切波传播时间的可靠性,并对比了不同试验的结果。研究结果表明,在共振柱试验时,需要考虑系统刚度对试验结果的影响,特别当试样刚度较大时。弯曲元输出信号中最先到达的是近场效应,其初始极化方向跟剪切波相反。近场效应随着输入频率的增加有一定程度的减小,但不会消失。实际试验中建议输入频率不断增加,直至输出信号比较稳定。值得注意的是,剪切初达波的振幅可能远小于后续振动,因此容易造成初达波的误判。时域初达波法能比较可靠准确地确定剪切波的传播时间,波峰法、交互相关法和交互功率法结果均随输入频率有较大波动,不能可靠地确定剪切波的传播时间。对比试验表明,弯曲元、共振柱和循环扭剪试验确定小应变剪切模量对细砂和粗砂均吻合良好,初步表明砂土粒径对不同试验方法结果的一致性没有影响。     

考虑可逆与不可逆剪胀的粗粒土动本构模型

在边界面塑性理论的框架内,建立了一个新的粗粒土动本构模型。在模型中,剪胀体应变由一个可逆的体应变分量和一个不可逆的体应变分量构成。前者取决于当前剪应力的大小和方向,后者主要取决于剪切作用的历史,它们分别服从不同的剪胀规律。建立了描述可逆剪胀与不可逆剪胀体应变的数学表达式,探讨了可逆和不可逆剪胀体应变分量对应力应变关系的影响,并通过数值模拟与试验结果的对比对模型进行了初步验证。     

主应力方向循环变化对饱和松砂不排水动力特性的影响

利用新研制的土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪进行了主应力轴循环变化的多种模式竖向和扭转双向耦合循环剪切及普通循环扭剪试验。针对福建标准砂, 在均等固结条件下着重研究了振动过程中主应力方向的不同变化模式对饱和松砂不排水循环特性的影响。试验研究结果表明: 振动过程中主应力方向的变化方式对饱和砂土不排水动强度具有显著的影响, 在所采用的五种类型循环剪切应力路径中, 主应力方向连续旋转条件下的动强度最低。进一步的研究发现: 对于初始均等固结条件,分别采用初始平均有效固结压力和循环破坏次数归一化的循环孔隙水压力比与循环次数比之间的关系与振动过程中主应力方向变化方式无关, 这种归一化循环孔隙水压力比随广义剪应变的变化规律及累积广义剪应变与循环次数比之间关系均与振动过程中主应力方向变化方式无关。     

循环何载下饱和南京细砂的孔压增量模型

等幅循环荷载的不排水三轴试验的结果表明,饱和南京细砂孔压比曲线的形状随循环周数比增大而发生规律性的变化.引入孔压增量比的概念,并定义有效动剪应力比和有效应力对数衰减率,发现孔压增量比的发展过程可分为下降段、平稳段和上升段;在平稳段和上升段,孔压增量比的累积量与有效动剪应力比的自然对数具有很好的线性关系,并推导出第N周的...