考虑小应变下刚度衰减特征的软土本构模型

针对上海软土统一本构模型不能模拟小应变情况下土体剪切模量的衰减特征问题,结合小应变下经典刚度理论对小应变范围内的上海软土统一本构模型进行改进,以使软土本构模型能够模拟土体在小应变下的刚度变化规律,并将模拟结果与上海浅层软土在小应变下的三轴剪切试验结果进行对比,以验证改进的软土本构模型的合理性.结果表明,改进的软土本构模型能够模拟小应变情况下土体较高的初始切变模量及其非线性衰减特征,并能够较好地表征自然黏土体的结构和超固结特性.     

一个联系现场和室内的本构模式

在总结国内外有关研究成果的基础上,对联合室内和现场试验研究土体本构模型及确定模型参数方法进行了初步探索.通过室内固结排水静力三轴剪切试验研究发现,在不同固结应力及干密度下,割线模量Es与轴向应变εa的关系曲线可以采用最大弹性模量Emax及参考应变εr归一为Es/Emax~εa/εr曲线,归一的曲线受结构性、颗粒大小及级配等因素的影响很小,提出以土层原位试验得到的Emax代替室内试验的Emax,获到原位土体实际的Es~εa曲线.针对邓肯双曲线模式的缺点,提出了一种新的土体静力应力应变关系本构模式,新模式能很好地描述试验结果.     

吹填土真空固结变形特性的室内试验

为了研究吹填土在真空预压作用下的固结特性和应力应变关系,设计了室内试验装置.在该装置中,吹填土作为一个土单元进行真空固结,通过测量该吹填土体单元在分级真空荷载作用下的体应变和轴向应变过程来研究吹填土的固结变形特性.试验结果表明,吹填土在真空荷载作用下的固结为等向固结,土体的变形各向同性.各级真空荷载作用下,土体的体应变和轴向应变与真空压力之间呈双曲线关系,孔隙比和真空压力的对数之间呈线性关系,且与初始含水率无关.分级荷载下固结时间和变形量表明,超软土在初始阶段的固结在整个固结过程中占据主导作用.试验结果可用于建立吹填软土在真空荷载作用下的应力应变关系和预测真空加固吹填土的固结沉降值.     

基坑开挖应力路径对土体变形影响试验研究

针对基坑开挖过程中复杂应力路径对土体变形特性影响情况开展研究.通过室内试验对基坑开挖全过程进行了模拟,探讨了复杂应力路径下原状土应力-应变关系及孔隙水压变化特征;并对比分析了常规三轴压缩试验与应力路径试验下土体变形性状的差异.试验结果表明:土体的应力-应变关系和孔隙压力受应力路径和初始固结应力的影响明显;常规三轴压缩试验与应力路径试验下的土体应力-应变关系存在较大差异.     

基于微观结构的软土变形计算模型

 基于土体微观结构演化建立其土体沉降计算模型是值得探索的新方法和新途径。研究首先从室内固结试验和三轴固结试验出发,研究不同荷载条件下软土微观结构变化与固结变形特征;并运用图像处理技术,提取微观结构参数,分析微观结构参数与荷载、变形和强度之间的关系,建立基于微观结构的软土沉降计算模型;最后,将这一模型应用于实际工程中,计算结果与监测值对比分析表明：二者具有较好的一致性,验证了该模型的实用价值。     

半透水边界下土体大变形非线性固结模型

基于一维大变形固结(CS2)模型,引入半透水边界条件,建立了半透水边界下土体大变形非线性固结(IBC)模型.将其计算结果与现有的可以考虑半透水边界条件的小应变线性解析解和小应变非线性数值解进行了对比,验证了本模型的正确性.在此基础上对影响半透水边界土体固结的主要影响因素(应变大小、半透水参数和土体自重)进行了参数分析.结果表明:应力越大,半透水条件下土体固结越快;半透水参数为0.01是完全不透水边界与半透水边界的临界值,而半透水参数为100是半透水边界与完全透水边界的临界值;土体自重对于半透水边界条件下土体固结速率具有重要影响.     

上海临港砂质粉土硬化土小应变模型参数研究

硬化土小应变模型(HSS模型)考虑了土体在小应变区域内刚度随应变的非线性变化,是土工数值分析中应用较为广泛的软土本构模型之一。上海地区软土的特性研究已取得了较为丰富的成果,但关于浅层砂质粉土的研究还不够全面。通过三轴固结排水剪切试验,三轴固结加卸载试验,固结试验以及共振柱试验,获得上海临港地区浅层砂质粉土的硬化土小应变本构模型的试验参数,包括土体的初始剪切模量、土体强度参数和加卸载模量等。将试验结果与已有文献的相关数据进行对比分析,试验结果可为上海地区浅层砂质粉土的深基坑工程数值分析提供参考数据,具有工程参考价值。     

负压条件下高含水率疏浚泥轴对称大应变固结模型

基于Gibson一维大应变固结理论和Hansbo径向固结理论,摒弃小应变假定,引入负压边界条件,建立了等应变条件下以孔隙比为变量的负压轴对称大应变固结(NALSC)模型.NALSC模型同时考虑了高含水率疏浚泥的材料和几何非线性、径竖向渗流、负压沿深度衰减等因素,其他学者建立的固结方程是NALSC模型的特例.基于线性化的材料参数,对固结度变化时程进行了数值模拟,结果表明,在不同的渗流条件和真空度衰减方式下,NALSC模型与现有模型的固结度计算值基本吻合;土层厚度与砂井有效加固直径比值不小于10时,土体主要发生径向固结,竖向固结可以忽略;NALSC模型的计算精度较高,适用于高含水率疏浚泥的大应变固结性状分析.     

基于离散元的南海软黏土剪切变形模拟

软黏土剪切变形是决定海洋构筑物、管线安全存在的重要因素,离散元能有效模拟黏土剪切变形。通过对南海神狐海域原状软黏土开展固结不排水三轴试验,得到离散元模拟所需宏观剪切强度参数指标;采用试错法调整细观参数使得双轴压缩模拟结果与室内试验相吻合,标定出一组适用于南海软黏土的细观参数组合。离散元模拟结果得到,在应变达到5.3%时,土体发生破坏,形成一条与X轴反方向为49°的剪切带;应变增加到10%时,倾角增大到57°。测量圆对剪切带内外的应变进行监测得到,剪切带内土体初始应变较大,在达到4%应变后不再继续发生变形;剪切带边缘区域,土体应变持续增大;剪切带外应变较小。一般的室内三轴试验无法得到剪切带内外土体应变变化定量数据,离散元模拟是对室内三轴试验的重要补充。     

基于离散元的南海软粘土剪切变形模拟

软粘土剪切变形是决定海洋构筑物、管线安全存在的重要因素,离散元能有效模拟粘土剪切变形。通过对南海神狐海域原状软粘土开展固结不排水三轴试验,得到离散元模拟所需宏观剪切强度参数指标；采用试错法调整细观参数使得双轴压缩模拟结果与室内试验相吻合,标定出一组适用于南海软粘土的细观参数组合。离散元模拟结果得到,在应变达到5.3%时,土体发生破坏,形成一条与X轴反方向为49°的剪切带；应变增加到10%时,倾角增大到57°。测量圆对剪切带内外的应变进行监测得到,剪切带内土体初始应变较大,在达到4%应变后不再继续发生变形；剪切带边缘区域,土体应变持续增大；剪切带外应变较小。一般的室内三轴试验无法得到剪切带内外土体应变变化定量数据,离散元模拟是对室内三轴试验的重要补充。     

常速率应变固结试验和常规固结试验对比分析

软黏土的固结变形特性是各类工程建筑基础设计及沉降计算的重要依据。针对连云港和淮安软黏土进行常速率应变固结试验和常规固结试验,结果表明:常速率应变固结试验能够大大缩短固结试验时间;固结屈服压力和固结系数会随着应变速率的增加而增加;当应变速率较小时,常速率应变固结试验和常规固结试验的固结屈服压力和固结系数具有较好的一致性,当应变速率较大时,由于试验过程中产生的孔隙水压力较大,常速率应变固结试验求得的试验结果比常规固结试验的偏大,因此应变速率是常速率应变固结试验的重要参数。     

真空联合堆载预压大变形固结有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS,分别采用小应变理论和大变形理论,对真空联合堆载预压法处理软基进行了仿真和固结分析．根据固结度等效原则,将砂井地基转换成平面应变砂墙地基,将模拟数据与某公路监测段监测数据进行对比,结果表明,用大变形理论处理深厚粘土软基更为合理．     

真空-堆载联合预压加固软基过程的数值分析

该文以三维比奥固结理论为基础 ,较系统地介绍了利用有限元处理真空 -堆载联合预压加固高速公路软基的数值计算方法 ,对某加固高速公路软基的工程实例中路堤地基的应力应变、位移、孔压等的变化过程进行了数值分析和计算 ,计算结果表明 ,提出的处理方法具有较好的精度     

天津地区软土的蠕变特性和速率敏感性

为了研究软土次固结和速率敏感性的内在联系，基于过应力式弹黏塑性本构模型，推导出一个理论关系式，定量地建立了次固结系数和率敏感参数的关系．对天津某地典型软黏土进行了一系列次固结试验和变速固结不排水三轴压缩试验，分析了次固结系数和率敏感参数，验证了所推导的理论关系式的适用性．     

离心力场下饱和软粘土自重固结理论的适用性条件研究

为提高土工离心模型试验结果的可靠性,在对离心模型试验装置改造的基础上,以不同离心加速度场中的饱和软粘土为研究对象,对其在不同排水条件、不同厚度下的试验结果进行分析,并与解析法和数值法的计算结果进行对比,以分析离心力场对试验结果的影响程度.研究表明,离心机模拟软粘土的固结沉降主要分为土层快速固结和土层缓慢固结,其中快速固结对总沉降量的影响主要受离心加速度大小的影响;离心加速度越大,试验结果偏离理论计算结果越大;加速度在48—71g范围内,软粘土模型厚度过大,试验结果偏离理论计算值亦有一定程度增加;离心模型试验可以对饱和软粘土的双面排水固结进行定性分析.     

基于分段线性化模型的一维流变固结分析

为进一步认识饱和软黏土的黏滞效应对其一维固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型来描述其变形的弹黏塑性,从而改进了一维分段线性化(CS2)固结模型.通过与已有研究成果的对比,证明了UH本构模型以及修正后CS2模型的有效性.在此基础上,探讨UH本构模型参数对固结进程的影响.数值分析表明,饱和软黏土的黏滞效应使得靠近不排水面处的土体在加载初期出现了超孔隙水压力升高的现象,随后减缓了加载中后期地基超孔隙水压力的整体消散,增大了地基的沉降量.同时,随着回弹指数和初始超固结参数的增大,上述流变固结特性更加明显.     

饱和软粘土不排水循环加载作用下蠕变特性的研究

为了探讨珠江三角洲的饱和软粘土在交通行车荷载作用下的变形特性，在K0固结状态下进行了一系列不排水的单向循环加载蠕变试验。研究表明：根据循环荷载的大小，饱和软粘土的累积变形可分为衰减型和破坏型；衰减型循环蠕变的累积应变速率与循环次数的关系可用幂函数来表示，引入相对偏应力水平参数，可考虑动偏应力、初始静偏力和围压的综合影响，累积应变速率与相对偏应力水平的关系可用指数函数来表示。基于流动理论，建立了珠江三角洲饱和软粘土的应变速率状态方程，该模型较好地表达了衰减型循环蠕变的应变速率—应力水平—循环次数关系。     

劈裂灌浆改善土坝坝体应力状态研究

山东黄前水库粘土心墙土坝采用劈裂灌浆技术加固，本文根据Ｂｉｏｔ固结理论，利用有限元方法对坝体的变形和应力状态及坝轴线附近劈裂缝的变形进行了计算分析，并与现场实测资料比较，计算中对坝体土料的应力应变关系采用椭圆－抛物双屈服而弹塑性模型，以反映坝体劈裂灌浆加荷的复杂性。     

饱和软土的弹塑性大变形有限元平面固结分析

基于非线性连续介质力学的基本理论,采用Ｔｏｔａｌ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ法（即ＴＬ法）。在原有的小变形弹塑性软土固结程序Ｃｏｎｄｅｐ基础上,编制了二维大变形平面固结问题有限元计算程序,其中采用软土修正Ｃａｍ－ｃｌａｙ本构模型时,考虑了刚性旋转不变性的影响。验证了程序的正确性,并就一典型的软土地基进行计算,所得结果与小变形理论结果作了对比。