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。     

三维横观各向同性层状地基任意点格林函数求解

提出了求解横观各向同性层状地基表面或内部任意点位移格林函数的混合数值算法。此算法利用Fourier变换将频率–空间域的波动方程转换到频率–波数域内的状态方程,采用高精度的精细积分算法进行求解,得到频率–波数域内的动力柔度矩阵,最后利用Fourier逆变换得到频率–空间域内任意点的位移格林函数。提出的算法适用于任意横观各向同性层状地基,对地基层数和单层的厚度均没有任何的限制。数值算例验证了算法的准确性,并针对层状地基的各向异性特性进行了参数分析。     

Measuring the cross-anisotropy of hot-mix asphalt

This study measures the cross-anisotropy of gyratory, kneading and field-compacted hot-mix asphalt samples of two sizes. One set of cube samples were subjected to compression through the top face and the other set through the side face. In addition, two sets of beam samples were tested for flexure stiffness using load on both the top and side faces. Results show that the side faces can sustain an average compressive stress of 0.89, 0.91 and 0.77 times of the top faces for kneading, gyratory and field-compacted cube samples, respectively. The average flexure stiffness of the side face is 0.85 times of that of the top face. For comparison, finite element model (FEM) was developed to predict pavement stress–strain under wheel load. In addition, stress–strain data from a field-instrumented pavement section on Interstate 40 in New Mexico were collected. The FEM-simulated vertical stress shows a close match with collected stress at cross-anisotropy value of 0.8.     

横观各向同性砂土的强度准则

提出了一个物理意义清晰且满足客观性原理的横观各向同性砂土的强度准则。通过对典型试验结果的观察,总结了各向异性粒状材料峰值强度随加载方向的变化规律。分析了强度发挥的物理机制,定义了一个新的无量纲各向异性参量Λ(σ,F),用于度量应力张量与组构张量的相对方位。利用该各向异性参量将SMP准则推广,得到一个新的适用于横观各向同性砂土的强度准则。在沉积面方位已知的情况下,该准则只需确定两个试验参数kf0和k,其中kf0代表基准强度,k代表各向异性程度的大小。kf0和k通过两个加载方向不同的破坏试验即可确定。通过物理试验和数值试验结果初步验证了该准则的有效性。     

黄土(Q_3)横观各向同性强度准则研究

针对黄土的竖向裂隙及强化联结与水平面内各向同性的横观各向同性结构,沿竖向分别施加大、中、小主应力,进行了不同固结围压常中主应力比值的固结排水真三轴试验研究。依据八面体平面上应力状态域关于竖向主应力轴的几何对称关系,分析了竖向和任意水平向施加大主应力的3个空间域不同中主应力比值子午平面的强度变化规律,以及黏聚力和内摩擦角随中主应力比值的变化规律;得到了横观各向同性结构黄土在八面体平面上关于竖向主应力轴对称的强度破坏面。在假定沉积面内正交两个主应力轴相对于竖向主应力轴无旋转的条件下,应用Lade提出的竖向主应力轴与沉积面内正交两向主应力对角线轴平面内主应力空间旋转的描述方法,对σ~(1/3)-SMP各向同性强度表达式进行修正,建立了横观各向同性的σ~(1/3)-SMP强度准则。与黄土试验结果相对比,表明该准则描述横观各向同性黄土的三维空间强度破坏面具有较好的适用性。     

基于横观各向同性倒装式沥青路面结构分析

基于所建的横观各向同性层状弹性体系解,分析了碎石材料横观各向同性特性对倒装式沥青路面结构的影响,分析结果表明,随着碎石材料水平模量的减小,路表弯沉和沥青层底拉应变是增加的,而半刚性基层底部拉应力和路基顶部压应变却是减小的。沥青面层的厚薄较为严重地影响路表面弯沉、沥青层底拉应变和路基表面压应变,碎石材料的横观各向同性特性对于稍厚一点的沥青面层的路面结构影响不是很大。     

珠江三角洲河网与河口区CBOD 及TN和TP通量的模拟

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Fra则nc结isc合o,海建湾立黏了土横真观三各轴向试同验性数土据的验三证维了破该坏破准坏则准。则分的别合采理用性具。有预横测观结各果向与同试性验的结S果an的ta对M比oni表ca明海,滩本砂文土提和出S的an横观各向同性破坏准则能够合理地描述横观各向同性对土体强度特性的影响。     

基于横观各向同性倒装式沥青路面结构分析

基于所建的横观各向同性层状弹性体系解,分析了碎石材料横观各向同性特性对倒装式沥青路面结构的影响,分析结果表明,随着碎石材料水平模量的减小,路表弯沉和沥青层底拉应变是增加的,而半刚性基层底部拉应力和路基顶部压应变却是减小的。沥青面层的厚薄较为严重地影响路表面弯沉、沥青层底拉应变和路基表面压应变,碎石材料的横观各向同性特性对于稍厚一点的沥青面层的路面结构影响不是很大。     

路堤荷载下横观各向同性地基固结特性参数分析

采用各向异性弹性有限元法,系统分析了弹性各向异性参数特别是水平方向上的参数(水平向模量Eh,水平向泊松比νhh和剪切模量Ghv)取值对路堤荷载作用下地基固结特性的影响,包括地基中心沉降、地基水平位移、地基中的孔压消散以及平均固结度。研究结果表明:Eh的变化对路堤的沉降(特别是固结沉降)、路基的瞬时水平位移、孔压生成和消散以及总体平均固结度的影响显著;νhh的变化对路堤的固结沉降有显著影响;Ghv的变化对路堤的沉降、水平位移影响显著,而对孔压、总体平均固结度结果基本没有影响。