横观各向同性土强度与破坏准则的研究

建立横观各向同性土的破坏准则必须考虑其应力水平和材料横观各向同性的综合影响。本文通过分析横观各向同性土的试验规律,基于横观各向同性土的强度随SMP面（空间滑动面）和沉积面的夹角减小而变小这一假设,建立横观各向同性土的峰值强度表达式。提出了一个关于横观各向同性土的峰值强度和应力张量函数的各向异性变换应力张量。在各向异性变换应力空间,横观各向同性土体被认为是各向同性材料。将变换应力与SMP准则结合,建立了横观各向同性土的三维破坏准则。分别采用具有横观各向同性的 Santa Monica 海滩砂土和 San Francisco 海湾黏土真三轴试验数据验证了该破坏准则的合理性。预测结果与试验结果的对比表明,本文提出的横观各向同性破坏准则能够合理的描述横观各向同性对土体强度特性的影响。     

考虑压剪耦合特性的岩土材料广义非线性屈服准则

 针对岩土材料的压剪耦合特性,将原广义非线性强度理论(GNST)扩展为可合理考虑岩土材料屈服与破坏特性的广义非线性屈服准则。在偏平面上,屈服准则表达式采用SMP准则与广义Mises准则的插值表达式;在子午面上,屈服准则表达式采用可考虑压剪耦合特性的封闭曲线表达式。由于在过渡空间中建立相应的屈服准则表达式,因此与已有的Matsuoka-Nakai准则与Lade-Duncan准则的插值准则(MNLD准则)相比,新准则描述屈服时采用非线性强度曲线,同时能够更合理地考虑静水压力对于偏平面以及子午面上屈服特性的影响,模型参数均具有物理意义,且通过常规试验可以确定。通过不同岩土材料的破坏以及屈服特性的试验预测对比,验证了新准则在描述岩土材料压剪耦合特性方面的合理性。     

考虑压剪耦合特性的岩土材料广义非线性屈服准则

针对岩土材料的压剪耦合特性,将原广义非线性强度理论(GNST)扩展为可合理考虑岩土材料屈服与破坏特性的广义非线性屈服准则。在偏平面上,屈服准则表达式采用SMP准则与广义Mises准则的插值表达式;在子午面上,屈服准则表达式采用可考虑压剪耦合特性的封闭曲线表达式。由于在过渡空间中建立相应的屈服准则表达式,因此与已有的Matsuoka-Nakai准则与Lade-Duncan准则的插值准则(MNLD准则)相比,新准则描述屈服时采用非线性强度曲线,同时能够更合理地考虑静水压力对于偏平面以及子午面上屈服特性的影响,模型参数均具有物理意义,且通过常规试验可以确定。通过不同岩土材料的破坏以及屈服特性的试验预测对比,验证了新准则在描述岩土材料压剪耦合特性方面的合理性。     

地表“锅盖效应”水汽迁移量的计算方法研究

地表不透气的覆盖层使土体表面蒸发受阻,引起水分在覆盖层下集聚,导致覆盖层下土体含水率升高的现象被称为“锅盖效应”。““锅盖效应””会引起一系列的工程病害。目前在计算“锅盖效应”水汽迁移量时,大多采用多场耦合的数值计算方法,计算繁琐不便于使用。根据工程实际条件,推导并得到了可以预测不同埋深位置土体温度的计算式;基于Fick定律,推导得出能反映气态水迁移量的计算式;进而提出一种简单的“锅盖效应”水汽迁移量计算方法。对该计算方法得到的计算值与现场试验的实测值对比显示,变化趋势较为接近;表明该方法能够反映出土体不同埋深位置含水率变化趋势,有效、可行。     

不同类土的基本力学特性差异性描述

压硬性、剪胀性和摩擦性为影响土应力应变关系的三大基本力学特性。对于不同种类的土,其三大基本特性既有相似之处也存在区别,相似之处为建立多种土应力应变特性的统一描述提供可能,而区别之处需要本构模型调整参数或构建参量来反映。黏土和砂土的统一硬化模型(CSUH模型)是统一模型中的一个典型代表,模型通过调整压硬性参数p_s以定量描述不同土的压硬性差别,通过硬化参量H中的状态参量ξ反映不同密度状态下土的剪胀性差别,通过变换应力方法刻画不同应力洛德角θ时土的强度差别。对比了多组黏土、砂土和堆石料等多种土料试验测量数据与CSUH模型预测数据,结果证明CSUH模型可以针对性地描述不同种类、不同密实度土的应力应变关系。     

平面应变条件下的极限土压力

 针对朗肯土压力理论计算结果与实测结果往往出现偏差,且在很多工况下偏于保守的不足,基于平面应变条件下考虑中主应力影响的强度准则,提出新的土压力计算方法。平面应变方向上的主应力在极限平衡条件下为中主应力,在刚塑性假定的基础上通过静止土压力系数确定,结合强度准则得到大主应力与小主应力之间的关系,进而求得土压力系数。该方法的优点在于：一方面理论严密,结论简单,便于应用,通过简单的计算即可得到分析结果;另一方面分析结果不仅能充分发挥材料的强度潜能,产生一定的经济效益,并且对于实际工程分析结果仍然是偏于安全的。理论分析结果表明,朗肯土压力理论的计算误差随着土的摩擦角的增大而增大。通过与试验结果的比较表明,该土压力计算方法更接近实测数据,从而可更好地指导挡土结构的设计计算。     

新近填土架空输电线塔长期沉降预测分析

输电线塔混凝土基础的沉降计算是输电线路设计的重要依据,混凝土基础的沉降监测是发现输电线塔倾斜的常用手段。分层总和法是工程中常用的地基沉降计算方法,根据已有监测沉降预测未来沉降的曲线拟合算式较多,蠕变沉降实用算法是其中参数较少、物理意义较为明确的一种。分别采用分层总和法、蠕变沉降实用算法、三点法和双曲线法对山西省阳泉市铝土矿回填场地架空输电线塔基础的沉降进行计算和长期预测,结果表明蠕变沉降实用算法具有较好的适用性。为了解决曲线拟合式的可信预测区间问题,蠕变沉降实用算法给出了有效预测区间原理,预测了混凝土基础在给定误差限时的有效预测时间。     

电视塔在施工中的中心偏移计算

基于圆筒形电视塔等效温差和中心偏移的计算思路，建立了空腹三肢体和空腹多肢体电视塔的等效温差和中心偏移的计算方法。     

侧压力系数对临界荷载的影响分析

取消现有公式中与实际不符的假定,考虑土体实际应力条件,重新推导了临界荷载公式,给出对任意侧压力系数均适用的临界荷载计算公式,并将超固结比OCR引入临界荷载的计算中。在粘聚力、内摩擦角、基础埋深、基础宽度、土体重度、超固结比等因素变动的情况下,着重分析了侧压力系数对临界荷载的影响规律。