XFEM和修正剑桥模型模拟高聚物劈裂注浆方法研究北大核心CSCD

针对自膨胀高聚物材料在土体中劈裂扩散仿真手段尚不完备的现状,初步建立了一种模拟高聚物对土体劈裂压密作用的仿真方法。该方法采用扩展有限元离散求解区域土体介质,用修正剑桥模型描述土体力学特性,利用高聚物密度-围压关系迭代计算作用于裂缝面的浆液膨胀压力,实现了对土体劈裂缝扩展过程的数值模拟,通过与试验结果的对比验证了该方法的适用性。算例分析表明,应用该方法能够模拟膨胀力作用下土体裂缝启裂过程、扩展走向和浆脉厚度变化,获得裂缝周围土体变形模量、孔隙比、应力场和密度场分布特征,为深入研究膨胀性高聚物注浆材料对土体劈裂压密机制奠定了基础。     

基于广义塑性理论的土体液化分析方法

土体本构模型和液化分析是进行土体动力反应分析的主要研究内容。将土体作为液固两相孔隙介质,考虑土体骨架与孔隙流体之间的动力相互作用,采用基于广义塑性理论的PZ模型来模拟土体,分析土体在地震动荷载作用下的响应。通过研究土体内孔隙水压力产生、消散过程及土体有效应力的变化过程来进行土体液化的判定,利用这种方法可以得到土体在地震荷载作用下的液化深度。     

基于土体损伤的深基坑支护地表沉降量计算

目前深基坑外部地表沉降量计算均假定土体是理想的原状土，与工程实际不符，不能很好地表征深基坑外部地表沉降,针对此问题，提出了一种改进的深基坑支护地表沉降计算方法。首先，基于损伤土体力学理论，建立了土体损伤模型;然后，基于损伤条件下的土体演变和本构关系，构造了土体损伤条件下的基坑支护地表沉降计算模型。实验测试结果表明，该模型能够很好地描述深基坑工程中支护地表的沉降过程，与工程实践监测结果相符，且证明了土体损伤和地表超载均对基坑支护地表有较大影响。     

形状效应下砂土管涌试验及水力条件分析

管涌是导致水利工程失稳破坏的主要原因之一。目前对土体管涌的研究大多忽视颗粒的形状效应，且部分实际工程的渗透变形结果与理论判别准则不符。为此，采用自主设计的土体渗透试验装置，对3种不同形状的砂土开展了多种颗粒级配的土体管涌试验，基于分形理论和毛管模型多尺度分析了土体发生管涌的临界水力条件，借助声发射系统对试验过程进行了监测。研究结果表明：形状趋于球形砂样的渗透性较强，易发生管涌破坏；随着阻塞颗粒含量的增加，土体在渗流作用下趋于稳定；土体发生管涌的临界水力梯度与质量分形维数呈反比关系；考虑颗粒形状和有效孔隙体积建立的毛管模型，可以较为准确地预测管涌发生的临界流速；声发射累积能量的演化规律可以反映土体管涌的发展特征。     

钻孔施工对土体位移场影响的试验分析

根据透明土试验原理,采用熔融石英砂和矿物油配制出性质与天然砂体近似的透明土试样。根据钻孔工程特点自行设计制作钻孔模型系统,并据此获取不同试验条件下的土体变形激光散斑图像。结合数字图像处理技术对土体变形情况进行实时分析。试验结果表明,根据土体位移场的宏观形态特征,可将土体位移场分为抛物线包络型位移场和整体柱状型位移场,并获得了抛物线包络型土体位移场的速率分布表达式。分析结果可为输电线路勘测钻孔施工提供参考。     

嵌岩和摩擦端承超长桩有限元分析

结合工程实际,对超长嵌岩桩和摩擦端承桩进行了有限元建模分析,桩采用弹性本构关系,土体采用摩尔库伦弹塑性本构关系,得到桩的Q-s曲线。重点分析了桩身的轴力和桩侧阻力的分布情况,研究了桩和土体的接触摩擦属性对超长嵌岩桩和摩擦端承桩受力性能的影响。分析结果表明,桩的长径比为75时,桩和土体之间无论有无滑移,桩侧阻力均呈三角形分布,桩和土体的接触摩擦属性主要影响桩侧阻力三角形分布的峰值大小和位置。     

结构性对软土工程特性的影响

结构性作为土体的固有性质影响了土体在外界作用下表现出的种种性状,本文总结了有关结构性定义和研究方法的一些现有成果,并对软土结构性的成因及其在工程实践中的反映作了分析。     

多年冻土桩基础土体温度场数值分析

针对多年冻土区发生的桩基础冻害问题,利用大型有限元分析软件ABAQUS对多年冻土桩基础的温度场进行了数值分析研究,阐述了伴有相变的土体导热基本方程,确定了温度场计算的几何模型及热学计算参数,对温度场数值计算结果进行了分析。分析结果表明,多年冻土区桩基础冻害与桩周土体温度场有关,桩基础周围土体冻结开始与融化时,靠近桩体上、下表土的温度较其它点处的温度变化快。     

GDS在测量土体小应变中的应用

随着近几年对土体小应变范围内性质研究的不断深入,人们对室内试验仪器的工作机理及测量精度提出了越来越高的要求。本文介绍了河海大学从英国进口的GDS标准应力路径三轴测试系统的构成及其在测量土体小应变过程中的应用。     

下穿铁路顶管工程对路基沉降的影响

随着施工建设的需要,顶管施工对周围环境的影响已引起人们足够的重视。顶管施工扰动周围土体,从而引起地面沉降或建筑物的损坏,顶管施工中土体的扰动机理及土体性状的变化有待深入研究与探讨。为研究下穿铁路的顶管施工对路基沉降的影响,采用数值模拟方法,研究了单线和双线顶管施工完成后地表及路基的沉降规律。旨在了解顶管施工引起的环境力学效应,为类似工程实际提供依据。