横观各向同性土中大直径桩的纵向振动分析

桩-土动力特性研究一直是桩基工程领域的重要问题,针对受纵向振动荷载下的横观各向同性土中大直径桩动力特性进行研究。基于横观各向同性材料本构方程,忽略土体径向位移建立轴对称条件下土体的动力平衡方程,结合边界条件求解方程,得到土体的位移和剪切力表达式。根据Rayleigh-Love杆模型建立大直径桩的纵向振动平衡方程,结合边界条件求解得到大直径桩在横观各向同性土中纵向振动的解析解,随后分析了桩土参数对土体、桩顶动力响应的影响。将理论解进行退化分析以及将理论解与数值模拟解进行对比进而验证了该理论解的正确性。     

三维非轴对称饱和土动力刚度矩阵

基于三维非轴对称饱和弹性土层动力响应分析的基本解,推导出有限厚饱和土层和饱和半空间精确动力刚度矩阵,再由层间内界面连续条件建立三维非轴对称分层饱和土体总刚方程。该方法不要求对土体自然层(有限厚度)作薄层离散,也可方便处理层内荷载的影响;总刚方程可直接用于计算边界元法中边界积分方程要求的影响函数(GREEN函数)。     

横观各向同性饱和地基的稳态动力响应分析

基于双重Fourier变换技术,在直角坐标系下求解了横观各向同性饱和地基的三维Biot动力方程,得到地基位移分量、孔隙流体压力和总应力分量的积分形式一般解。继而利用一般解研究了横观各向同性饱和地基在任意分布的表面谐振力作用下的动力响应问题。     

饱和土体固结3D比例边界有限元法分析

基于饱和土体Biot固结理论,考虑土体体力与表面作用力,结合饱和土体中土骨架动力平衡方程与孔隙流体的连续方程,在计算域内采用Galerkin加权余量法,推导了3D无限、有限域全耦合饱和土体固结的比例边界有限元方程.理论推导表明:与单相弹性土体不同的是,由于孔隙水的存在,饱和土体固结比例边界有限元法方程中不仅有位移、应力矩阵,而且还存在孔隙水压力的影响耦合矩阵;该方程不仅能够满足无限域无穷远边界辐射条件,而且在径向(与饱和土体-结构接触面垂直方向,指向无限远)上具有严格的精确性,环向上(与饱和土体-结构接触面平行方向)具有有限元单元无限收敛的准确性.     

两种土模型下饱和土中球空腔的动力响应

考虑土颗粒间库仑摩擦消耗的能量,采用弱非弹性介质模型研究饱和土中球形空腔的动力响应.基于Yamamoto模型,建立了具有球空腔饱和土体稳态振动的控制方程;通过引入势函数,分别得到了边界透水和不透水条件下饱和土体的位移、应力和孔隙水压力等解析表达式;利用界面连续性条件,确定了待定系数的具体表达式.以饱和砂土和粉土为例,分析了Biot两相饱和介质和Yamamoto两种土模型下饱和土中球形空腔动力响应的差异.在此基础上,分析了界面处具有球形空腔饱和砂土和粉土的径向位移、孔隙水压力和环向应力幅值随外荷载激振频率、空腔半径的影响.结果表明:在共振频率处,Yamamoto土模型下饱和土体的动力响应小于Biot土模型下饱和土体的动力响应;能量损失比对饱和土中球形空腔的动力响应有显著的影响.     

横观各向同性圆形基坑抽水-水位恢复试验数值分析

为模拟井点抽水引起的圆形基坑内外水头变化以及地面变形,考虑水力特性和力学特性的横观各向同性及地下结构物的影响,建立了轴对称柱坐标系下的饱和-非饱和土固结模型.基于该模型,模拟两组圆形基坑抽水-水位恢复试验,分别研究弹性模量和初始饱和渗透系数的横观各向同性对水头和土体位移的影响.结果表明,当弹性模量越大时,水头越易改变,土体位移越小;当初始饱和渗透系数越大时,水头变化量和土体位移越小.     

饱和地基三维非轴对称动力响应

通过Laplace变换，建立了各向同性弹性饱和土在圆柱坐标系下，基于Laplace变换域内的Biot非轴对称波动方程；利用方位角的Fourier变换和径向Hankel变换，将波动方程转入为一组二阶常微分方程组；求解波动方程后，得到有限层厚的饱和地基的位移和应力通解;进而结合饱和地基的边界条件和排水条件，求解了任意竖向力作用下，饱和半空间地基的动力响应问题。     

饱和多孔介质土动力学理论与数值解法

总结和评价了饱和多孔介质土动力学理论与数值解法在国内外的研究成果 ,着重讨论了饱和多孔介质土动力学的基本方程、饱和土中弹性波的传播特性以及饱和土体动力分析的时域数值解及地震反应等方面的研究现状 ,并指出今后的研究方向 .     

简谐移动荷载作用下饱和土地基上无限长梁的动力响应

根据Biot理论及Euler-Bernoulli理论,建立饱和土体地基上的无限长梁受简谐移动荷载作用模型;由梁-土体系的变形协调条件,推导梁-土体系的等效刚度;由Fourier变换得到时间-空间域的梁-土体动力响应;分析荷载速度、频率、饱和土体的参数对梁-土体系的影响。研究结果表明:当荷载在某一低频时,随着荷载速度增大,梁的最大竖向变形、弯矩也增大,而当移动荷载的频率较高时,荷载速度对梁的变形及内力的影响较小;对于饱和土体地基上的无限长梁,当荷载速度超过土体剪切波速时,梁仍然存在一系列其他模态所对应的关键速度,此时,梁有最大变形出现。     

饱和软粘土的不排水动力本构模型

根据动荷载作用下饱和软粘土的各向同性弹塑性损伤理论与多曲屈服面模型,提出了一个能分别考虑各向同性硬化、运动硬化以及压缩和剪切损伤的动力损伤本构模型。将压缩和剪切损伤变量表示为累积塑性偏应变路径长度的函数并基于该损伤变量来建立损伤演化方程。分别考虑压缩损伤和剪切损伤能够反映不排水循环加载条件下软粘土动泊松比的变化过程。最后,将模型引入饱和软粘土地基在不排水条件下的地震反应分析中,以验证模型的有效性。结果表明,模型能合理地描述饱和软粘土地基的动力响应及震陷变形。     

横观各向同性饱和半空间体上圆薄板的非轴对称振动

研究了横观各向同性饱和半空间地基上弹性圆板的非轴对称振动问题。首先利用Fourier展开和Hankel变换，给出了柱坐标下，横观各向同性饱和多孔介质Biot波动方程非轴对称形式的通解，然后按混合国突起一建立了饱和半空间地基上，弹性圆板非轴对称振动的对偶积分方程，并将对偶积分方程化为易于数值计算的第二类Fredholm积分方程，文本给出了算例。     

Influence of water saturation on propagation of elastic waves in transversely isotropic nearly saturated soil

Biot‘ s two-phase theory for fluid-saturated porous media was applied in a study carried out to investigate the influence of water saturation on propagation of elastic wave in transversely isotropic nearly saturated soil. The characteristic equations for wave propagation were derived and solved analytically. The results showed that there are four waves: the first and second quasi-longitudinal waves (QP1 and QP2), the quasitransverse wave (QSV) and the anti-plane transverse wave (SH) . Numerical results are given to illustrate theinfluence of saturation on the velocity, dispersion and attenuation of the four body waves. Some typical numerical results are discussed and plotted. The results can be meaningful for soil dynamics and earthquake engineering.     

各向异性土体强度表述方法的研究

对各向异性土体的强度条件研究建立一种新的表述方法。借鉴复合材料力学中矩阵转换的数学方法,将各向异性砂样的柔度矩阵(或刚度矩阵)转化为各向同性等效参考砂的柔度矩阵(或刚度矩阵),同时导出与其相当的应力状态的表达式,以使对各向异性岩土材料的分析可转换为对各向同性状态进行分析,由此可将以前基于各向同性假设的强度条件能够用于各向异性土体。将计算结果与已有实验结果作了比较,发现两者具有较好的一致性。     

层状横观各向同性饱和地基的三维Biot固结问题

首先引入状态向量，在直角坐标系下推导出横观各向同性饱和地基Biot固结问题的状态方程，然后基于laplace变化和双重Fourier变换，求解了状态方程，得到传递矩阵，进而利用传递矩阵，并结合饱和地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件，求解了层状横观各向同性饱和地基的Biot固结问题。     

循环预剪作用对饱和松砂抗液化强度影响

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在均等固结条件下,针对福建标准砂(Dr=30%),进行了不同应力幅值的循环预剪试验和二次加载液化试验,探讨了波浪荷载的循环预剪作用对饱和砂土抗液化强度的影响.试验结果表明:循环预剪作用降低了饱和砂土孔隙比,但其影响程度较小.在较小的应力幅值范围和一定的循环次数内,循环预剪作用过程中所产生的最大孔隙水压力随着所施加的循环应力幅值的增加而呈线性的增长.在循环预剪过程中饱和砂土未发生液化条件下,随着循环预剪应力幅值的增加,饱和砂土的抗液化强度也不断得到提高.分析其原因,主要是在施加循环预剪作用时,饱和砂土孔隙的均匀化过程和砂土颗粒间咬合作用的增强,使砂土形成了较为稳定的结构.     

基于扰动状态概念模型的饱和软粘土力学特性

基于扰动状态概念(DSC)理论，定义饱和软粘土的相对完整状态、完全调整状态及扰动函数，建立了饱和软粘土应力一应变关系的DSC模型．通过三轴固结不排水剪切试验，对上海地区典型软粘土的力学特性进行了分析，得到了软粘土在不同围压下的轴向应力、应变和孔压等参数之间的关系，并应用试验结果验证了饱和软粘土的DSC本构模型．结果表明，理论与试验结果较为吻合．     

基于统计损伤理论的饱和土邓肯-张修正模型

为了描述饱和土变形过程,以某边坡饱和土为研究对象,开展固结排水三轴压缩试验。试验发现饱和土的应力-应变曲线近似为双曲线,由此选择邓肯-张模型作为基础模型,结合统计损伤理论,构建一种新的饱和土邓肯-张修正模型。通过邓肯-张模型自身特性及线性回归的方法,求解模型参数。采用所建模型对饱和土试验数据进行辨识,对比分析试验曲线和理论曲线。结果表明,所建修正模型结构简练,参数较少,能较为准确地辨识饱和土偏应力-应变曲线,具有一定的可行性和合理性。     

准饱和土中的瑞利波弥散特性

目前瑞利波在地基加固效果评价、无损检测和反演土层参数等方面有着广泛的应用,然而这些应用均忽略了土体中气体的影响.针对工程中常见的准饱和土以及基于由混合物理论建立的准饱和土中波的动力控制方程,推导了准饱和土中的瑞利波特征方程.通过数值计算,讨论了半空间准饱和土中压缩波、剪切波与瑞利波波速度的弥散特性以及位移情况.研究表明,饱和度对瑞利波速度的影响较小,对位移的影响却很显著.     

绘制水平承载面均质岩基滑移线网的方法

滑移线是地基介质破裂的迹线.而滑移线网的绘制,不仅可加深对地基破坏机理的了解,而且是对极限承载力求解原理、方法和步骤的补充.本文在阐述滑移线几何性质的基础上,借鉴土基滑移线网的绘制方法,并结合Hoek-Brown准则的滑移线理论和岩基极限承载力求解方法,系统阐述了水平均质岩基各坡坏区的几何、力学性质.最后,结合算例阐明绘制滑移线网的具体步骤.