一个考虑土体流变的修正剑桥粘弹塑性模型

在修正剑桥模型的基础上，考虑土的流变性，提出一种可较全面地反映土体变形的各种粘弹塑性特征的修正剑桥粘弹塑性模型。进而运用该模型对室内三轴固结排水剪流变试验进行三维有限元模拟，并通过与其他模型的对比分析，初步证明了本构模型的合理性和有效性。     

开采沉陷粘弹塑性损伤模拟分析

以粘弹塑性及损伤理论为基础,建立了粘弹塑性损伤演化模型,考虑了多种工程因素对开采沉陷规律的影响并进行了深入探讨,通过实例分析给出了几点结论.     

上海粘性土各向异性弹塑性模型的研究

在上海软土各向同性破坏准则的基础上,引入各向异性参数,对上海粘 中向异性弹塑性模型的建立进行研究和探讨,并对模型中的各项参数进行了确定。计算结果表明,在确定土体应力－应变关系时,不仅应考虑土的弹塑性,同时还应考虑到土的各向异性。     

饱和土壤固结非线性有限元分析

为发展一个实用的土壤固结非线性有限元分析程序，在以往工作的基础上，以变分原理为基础，给出了饱和土壤固结弹塑性分析的基本方程．利用文中的理论，编制了有限元通用分析程序ＤＩＡＳＳ，并进行了例题计算．对考虑非线性弹性与弹粘塑性模型的土体固结分析方法进行了讨论．     

一种岩石的损伤流变模型

根据石膏角砾岩的蠕变特性,建立了石膏角砾岩的粘弹塑性流变组合模型;在此基础上,采用统计损伤理论,并考虑了损伤门槛的影响,建立了考虑损伤门槛的统计损伤本构方程;根据应变等效原理,建立了石膏角砾岩的损伤流变模型。通过试验验证,理论计算结果与石膏角砾岩蠕变试验结果吻合较好,表明所提出的损伤流变模型可以较好的描述石膏角砾岩的非线性流变。     

120m直径无缝贮煤筒仓的非线性有限元分析

对120 m直径无缝钢筋混凝土圆形贮煤筒仓进行线性与非线性有限元对比分析。在有限元建模时,考虑了筒仓及地基基础的上下部协同作用。钢筋混凝土筒仓分别采用了线弹性模型和非线性弹塑性损伤模型。得出了环梁、仓壁、桩基础、承台、土体等部位的应力、位移结果。分析发现,线弹性模型各向应力峰值比弹塑性损伤模型大而变形则相反,弹塑性损伤模型更为合理,筒仓薄弱部位位于环梁与下部承台处。     

2.5维有限元分析高铁荷载下弹塑性地基动偏应力与沉降

为分析高铁荷载引起的弹塑性地基动偏应力分布规律并据此开展沉降计算,建立了高铁荷载下弹塑性地基2.5维有限元计算模型,将高铁荷载分别简化为准静态列车荷载和考虑随机激振力的修正列车荷载,对比了2种荷载下弹塑性地基中动偏应力的分布规律,并利用循环荷载下软黏土累积塑性应变模型计算了均质弹塑性地基沉降。研究表明,弹塑性地基中动偏应力呈马鞍形分布,最大值出现在道床边缘附近土体中;车速小于土体瑞利波速时沿地基表面和轨道中心沿深度方向土体动偏应力的衰减曲线光滑,车速接近或大于土体瑞利波速时,在马赫效应的影响下动偏应力呈波动衰减;修正列车荷载下弹塑性地基中动偏应力分布更符合实际情况;高铁运营初期地基沉降较快,随时间增加沉降速率逐渐趋于稳定;计算高铁运行产生的地面沉降时,需同时考虑列车运行速度和随机激振力的影响。     

土体全弹塑性模型及其工程应用

为了模拟基坑开挖卸荷土体变形的全程弹塑性特征,将岩土弹塑性理论引入到Duncan-Chang模型中,建立了一个全弹塑性土体模型,模型的参数可通过三轴试验确定.在分析了基于该模型的基坑开挖数值计算方法的基础上,编制了相应的有限元计算程序,该程序能考虑基坑开挖过程和桩土之间的相互作用.通过对某基坑工程开挖模拟,并与Duncan-Chang模型比较,结合以往分析经验初步验证了模型的合理性.建立的土体模型更适于松砂和粘性土等应变硬化土体的卸荷过程模拟,提高基坑工程等挖方工程的模拟精度.     

吸力式沉箱基础考虑土体流变效应的p-y曲线法

为了考虑土体流变效应对吸力式沉箱基础承载特性的影响,通过建立理想弹塑性p-y曲线法中土抗力系数与时间变量之间的关系,提出了一种考虑土体流变效应的吸力式沉箱基础长期性能分析方法.基于2组不同水平荷载作用下的长期模型试验,采用Matlab拟合土体参数试验数据,获得关于时间变量的理想弹塑性p-y曲线模型,并采用该方法对模型试验结果进行分析.结果表明:在长期模型试验中位移与土压力发展主要集中在试验前期,后期位移与土压力稳定需要更长时间,土体流变效应较为明显.理论计算值与实测值随时间变化规律类似,理论计算结果与试验结果相差8%左右,说明长期水平荷载下考虑时间因素的p-y曲线计算结果能较好地吻合试验值.     

混凝土内时损伤本构模型

应用内时理论和损伤力学建立了混凝土内时损伤本构模型。该模型的特点是：混凝土的弹塑性特性由内时理论描述，而微裂缝由损伤力学来描述。前者使本构模型摆脱了一般弹塑性模型中的屈服面的概念，从而简化了非线性计算过程；后者使微裂缝引起的软化、休积膨胀等效应都可由损伤变量来考虑，从而既反映了混凝土的本质特性，又使模型的参数和基本方程大大减少。应用本文建议的本构模型于各种实例分析中，所得计算结果与试验结果符合较好。     

基于软岩流变特性的边坡动态稳定性分析

以新疆华宏矿业北山露天煤矿边坡砂质泥岩为对象,对砂质泥岩弱层进行室内单轴压缩蠕变实验研究.采用西原体蠕变模型得到砂质泥岩的蠕变方程和松弛方程,结合Hoek-Brown准则反演了砂质泥岩弱层岩体的时变强度参数.应用FLAC3D有限差分模拟软件,对北山煤矿首采区非工作帮边坡进行动态稳定性分析.结果表明,由于砂质泥岩弱层强度参数随时间不断减小,边坡安全系数随之降低,历时18年左右,边坡安全系数从159逐渐降低到115,低于规范要求.研究结果为服务年限内矿山边坡动态安全预测提供了理论依据.     

热冲击下粘-弹塑性材料的热空化

理论分析了粘-弹塑性材料的热空化问题.引入对数应变描述塑性区域不可压理想大变形,在粘弹性区采用了小变形理论,由此给出了含单一微孔无限大粘-弹塑性介质中微孔增长问题的数学模型,通过积分方法得到了微孔增长问题的解析解,并推导出了动界面的非线性演化方程.数值算例分析了铝合金材料的热冲击温度、升温率、粘性等因素对于动界面移动规律和微孔动态增长的影响,并且得到了热空化临界温度.      

粘弹塑性与几何非线性耦合问题的有限元分析

基于增量迭代法和粘弹塑性问题的衣构关系,本文导出了粘弹塑性大变形问题的有限元方程,编制了相应的分析程序。通过对采地下巷道围岩进行粘弹塑性大变形分析表明,其结果与实测结果吻合较好。     

冻融循环作用下水泥土统计损伤模拟方法研究

季冻区公路水泥土路基在历年冻融循环作用下,常发生翻浆、冻胀现象威胁道路行驶安全。为了研究冻融循环作用下水泥土变形破坏全过程,根据弹性模量衰减规律定义冻融损伤变量,假设受荷损伤微元强度服从Weibull概率密度分布,得到受荷损伤变量,从水泥土受荷微单元和冻融微单元之间的关系出发,构建冻融、受荷总损伤变量。引入损伤修正因子,建立新的冻融循环作用下的水泥土统计损伤模型,基于试验成果和线性回归曲线拟合法,求取模型参数。开展不同冻融循环次数下的水泥土三轴压缩试验,分析损伤累积规律,利用所建模型辨识水泥土试验数据,证明所建模型的合理性和可行性。研究成果为冻融循环作用下水泥土力学行为模拟和季冻区公路路基设计、施工及养护提供一定参考。     

一种模拟土体剪切变形过程的统计损伤方法

首先,从土体单元的微观受力分析,建立出土体剪切变形损伤模型。其次,引进统计损伤理论,考虑剪切面微元的破坏强度服从Weibull分布情况下,建立出土体剪切变形过程的统计损伤演化模型。然后,利用建立的土体损伤模型和统计损伤演化模型,建立了模拟土体剪切变形过程的剪切变形损伤统计本构模型。该模型考虑了土体剪切破坏后的残余强度,可较好地反映土体剪切应变软化特征。最后,通过试验曲线和模型曲线以及现有同类模型曲线的对比分析,验证了该模型的合理性与可行性。     

降雨作用下路堤边坡水毁机理及影响因素分析

为明确降雨对路堤边坡内部渗流场以及稳定性的影响,对路堤边坡水毁机理及其主要影响因素进行了研究。在特定土质、压实度以及冲刷入渗时间等控制条件下,通过边坡模型试验探究降雨对边坡坡面冲刷破坏过程的特征,运用GeoStudio程序进行数值模拟分析,找出降雨作用下路堤边坡内部渗流场和稳定性的变化规律。结果表明:降雨过程中雨水冲刷造成边坡坡面结构破坏,而边坡内部受到雨水渗流作用导致稳定性降低,降雨作用从外到内对边坡造成影响;随着2种土质边坡压实度从85%提升至95%,砂性土边坡的冲刷量减少了46.18%,边坡安全系数提升了13.74%,黏性土边坡冲刷量降低了33.70%,安全系数提升了10.21%;随着降雨时间的增加,黏性土边坡后期冲刷深度趋于稳定,但砂性土边坡冲刷深度有增大的趋势;相同控制条件下,降雨前后黏性土边坡安全系数变化量小于砂性土边坡。因此,同等控制条件下,黏性土边坡的抗水毁性能以及整体稳定性均强于砂性土边坡,研究结果有助于更全面地了解降雨过程中路堤边坡的水毁机理及主要因素的影响规律,提高道路支撑的稳定性。     

土质边坡的安全系数求解

边坡土体的剪切破坏实质是土的结构损伤导致其力学性质变化的最终形式。针对两种损伤的定义，本给出了损伤变量和损伤演化方程，同时用损伤力学定义了边坡的安全系数为极限损伤与最大损伤变量之比，并给出了应用算例。     

冻结黏土分数阶损伤蠕变模型参数确定及验证

为表达介于理想固体和理想流体之间的人工冻土蠕变特性,常用弹簧元件、黏壶元件与滑块元件间的复杂组合来实现。基于分数阶导数理论则可用较简单的模型来表达人工冻土蠕变性质。分析山西某矿井井筒检查孔黏土不同冻结温度下的单轴抗压、蠕变试验曲线,得到温度对冻结黏土单轴抗压应力应变及蠕变特性的影响规律。在Singh-Mitchell模型的基础上,引入分数阶导数理论,建立受冻结温度、加载等级影响的分数阶冻土蠕变模型。通过分析蠕变与时间取对数的拟合曲线发现两者具有线性关系,进而得出与温度有关的模型参数。鉴于建立的分数阶冻土蠕变模型不能反映冻土蠕变加速阶段,将损伤因子引入建立的分数阶蠕变模型,建立人工冻土分数阶损伤蠕变模型。对比分析分数阶蠕变模型计算值与试验值,表明该模型能够很好地反映人工冻结黏土在稳定蠕变阶段、加速蠕变阶段变形发展特点。建立的S-M分数阶蠕变模型参数少、易于确定且有一定的物理意义,便于工程应用。     

基于灰色定权聚类模型的公路边坡水毁风险等级评价

针对公路边坡水毁风险等级评价因素的灰色性和模糊性问题,提出一种基于灰色定权聚类模型的风险等级评价方法.以福建省泉州市德化县农村公路边坡水毁为例,基于现场调查和数据的统计分析,选取了10个主要影响因子,利用因子分析法计算每个水毁因子的权重;将公路边坡水毁风险划分为四个等级,构建三角白化权函数,建立评价指标体系,利用灰色定权聚类模型定量计算公路边坡水毁风险等级及抗水毁能力,计算结果与现场调查相符合.灰色定权聚类评价模型减少了风险评价过程中主观因素的影响,研究结果对类似的公路边坡水毁风险评估、提升农村公路抗水毁风险能力具有理论及实际意义.     

软土的非线性弹性卸荷损伤模型

在损伤土力学的基础上,结合上海软土的卸荷应力路径试验结果,构造损伤势函数,建立考虑卸荷损伤的非线性弹性应力应变关系.作为验证,应用该卸荷损伤模型,分析上海软土的卸荷应力路径试验,对理论分析与试验结果进行比较,表明该模型能够较好地描述软土的卸荷应力应变关系.计算结果表明,不同应力路径条件对土体的变形特性有显著影响.