基于剑桥模型的砂土剪胀模型

对于中密砂和密砂,剪胀现象是一个比较显著的特征,相变线是描述剪胀现象的一条特征线,相变线比较容易确定.本文在已有弹塑性模型基础上,对硬化参数进行修正,并引入与相变线相关的状态参量,建立了一个新的剪胀性砂土本构模型.该模型尤其适合于中密砂和密砂,对于松砂则退化为原弹塑性模型.模型包含9个材料参数,参数比较容易确定.数值模拟结果能较好的描述砂土的主要特性.     

基于细观理论的粗粒土剪胀性及本构模型

基于能量守恒原理和Rowe提出的最小能比原理从细观角度建立了考虑颗粒破碎的剪胀方程,并对不同围压下颗粒破碎耗能因子在试验过程中的变化趋势进行了归一化.为了验证该剪胀方程的正确性,引入修正硬化准则,建立了相应的弹塑性本构模型,然后将该模型用于2种不同形状粗粒土室内大三轴试验的数值模拟,对比分析表明,该模型能够较好地描述粗粒土的剪胀特性和应力应变关系.     

考虑粗粒土应变软化特性和剪胀性的本构模型

在传统细粒土本构模型的基础上进行了改进,建立了一个能较好地描述粗粒土应变软化特性和剪胀性的弹塑性本构模型.该模型采用双屈服面形式,克服了单屈服面模型存在的一些不足,可同时反映剪切变形和压缩变形机理.模型在应变软化特性描述方面,提出了一个利用残余状态应力比和峰值应力比的应变软化公式,较为合理地反映了粗粒土的应变软化现象.在剪胀性描述方面,考虑了状态转换应力比与初始有效围压的相关性.数值模拟结果与试验结果较为接近,表明该模型描述粗粒土在低围压和相对中高围压下的应变软化特性和剪胀性方面具有一定的优越性.     

考虑物态变化的六参数砂土本构模型

以往的大多数砂土本构模型仅采用相对密度作指标,把初始密度不同的砂土当作不同的材料,需采用多组不同的材料参数。本文基于状态参数概念,提出了一个数学描述简单、仅有6个材料参数的砂土本构模型。该模型能够同时考虑相对密度和有效围压两个因素对材料物态变化的影响,并只用一组材料参数即可描述较大的围压和密度范围内砂土的排水应力应变响应。通过不同围压和初始密度条件下的三轴排水试验结果与数值模拟结果的对比,初步验证了模型的有效性。     

无黏性砂土受载累积变形的弹塑性本构模型

基于经典弹塑性本构模型框架和双硬化模型,选用两种不同屈服面,建立了一种无黏性砂土弹塑性本构模型. 该模型能计算履带车辆行驶工况下,地面无黏性砂土受反复载荷作用下的累积变形;另外针对砂土材料在剪切条件下发生剪胀现象,结合剑桥模型的剪胀公式,模型引入无黏性砂土的剪胀性参数,以描述土壤在剪切力作用下的变形. 研究结果表明,该模型能够反映无黏性砂土在车辆行驶过程中的累积塑性变形,便于计算机仿真分析.      

饱和砂土蠕变特性实验

为证实和进一步了解砂土蠕变规律,利用室内改装的应力控制式三轴仪研究饱和砂土排水蠕变特性.实验结果表明:砂土蠕变受围压和密实度的影响较大,低围压下,砂样更易发生剪胀;密实砂蠕变变形量明显比中密砂小,密实砂比中密砂更易剪胀;侧向减载条件比轴向加载更易剪胀;在应力水平不超过0.8的情况下,Mesri蠕变模型对砂土蠕变规律拟合效果较好.     

考虑胶结特性影响的土体剪胀模型

在前人对孔隙水压力研究的基础上，提出了考虑土颗粒之间胶结特性影响的土体剪胀模型，并应用该模型分析了土体结构性对孔隙水压力的影响。试验结果不仅论证了土体的结构性对剪胀性、孔隙水压力有显著的影响，而且也验证了模型在饱和软粘土中的正确性。     

不同加载应力路径下饱和砂土力学特性试验研究

通过全球数字系统(global digital system, GDS)动三轴测试系统,对砂土进行了常规三轴压缩试验和偏压固结下的等p(平均应力)、等σ_3(围压)、等σ_1(围压)等不同应力路径的试验。通过对所有的实验结果进行了对比分析,研究了砂土材料在不同应力路径下的应力-应变、变形特性、强度特性。试验研究结果表明,等压应力路径试验中试样都是先体积收缩随后出现体积膨胀现象,这与高围压下砂土的剪胀性变化情况不一样;偏压固结试验中,整个加载阶段前期表现为应变硬化,但是后期的软化现象不是很明显,这与等压固结试验应变硬化-软化现象略有不同。虽然常规三轴和偏压固结下的σ_3等试验采用的是两种不同的固结方式,但是达到的峰值强度基本上是一样的,说明固结方式对于试样的强度没有太大的影响。偏压固结试验中,不同的应力路径达到峰值强度时所对应的轴向应变是不同的,而且峰值强度也不一样,说明不同的应力路径会对砂土的强度造成影响,同时也说明了砂土力学特性对于应力路径的依赖性。     

粗粒土剪胀特性研究现状与趋势

从粗粒土剪胀性的影响因素、剪胀机理、剪胀方程与本构模型等几个方面的研究进展进行了总结,并就其中存在的问题进行了探讨,指出了今后的研究方向：研究粗粒土临界状态存在性、定量描述;在考虑颗粒破碎等因素对粗粒土剪胀性影响的基础上,深入研究粗粒土剪胀性的状态相关性质,确定合理的状态参量,建立适用于粗粒土的剪胀方程;基于粗粒土剪胀方程,建立有效可靠的粗粒土本构模型．     

考虑围压和密度的饱和砂土液化后单调加载本构方程

为评价地震液化时饱和砂土初始液化后变形,研究了有效围压和密度对饱和砂土液化后单调加载应力应变的影响。基于初始液化后加载试验结果,改进了模拟饱和砂土液化后单调加载的本构方程,考虑了围压和密度的影响,并给出了门槛剪切应变随围压变化的关系式。结果表明:密度的影响可以由临界应力状态线的斜率的变化来体现;有效围压变化的影响可以由门槛剪切应变的变化来反映。     

动荷载作用下砂土剪正应力比与正剪应变比关系的研究

对饱和福建标准砂在不同条件下进行了固结不排水振动三轴试验,在此基础上,对强度发挥面和空间强度发挥面（ＳＭＰ面）上的剪正应力比与正剪应变比关系作了详细研究。结果表明,在动荷载作用下只有应力比与应变增量比间在强度发挥面和ＳＭＰ面上均存在线性关系,且在密度、固结周围压力、固结应力比、动应力幅值和振次发生变经时其关系均不受影响,而应力比与应变全量比间不能用简单的线性关系来表示。     

白银市区饱和砂土的液化特征

本论述阐述了饱和砂土(或粉土)的液化机理、影响因数、宏观表现及后果,并结合白银市区东、西、南、北四个方向的工程实例总结了市区饱和砂土的液化特征:出露的饱和土局部表现为液化土,主要分布于西区冲沟沟道中心或地貌单元中地下水易于聚积的低洼地带,液化指数为4.85～13.92,液化等级轻微～中等。提出了相应的抗液化措施。     

基于修正塑性功函数的砂土硬软化本构模型

基于与应力路径无关的修正塑性功函数,提出了一个新的可以考虑砂土变形强度应力路径效应的弹塑性硬化-软化本构模型.模型所采用的与应力路径不相关的修正塑性硬化函数是基于砂土多应力路径平面应变压缩试验结果、经过数学拟合而得到的.文中建议的本构模型属于等向硬化-软化、考虑非关联流动的弹塑性模型.有限元计算结果与室内试验结果比较表明,该模型不仅可以较好地模拟砂土变形强度的应力路径效应,同时也可以模拟砂土变形强度的应力水平依存性、强度的固有结构性各向异性、初始空隙比依存性,以及砂土伴随剪切破坏的软化效应.     

超固结比对合肥硬黏土剪胀特性的影响研究

为了定量探讨超固结比(overconsolidation ratio, OCR)对合肥硬黏土剪胀性的影响,文章对合肥地区原状硬黏土进行三轴剪胀试验,并与重塑土试验结果进行对照;制备超固结比分别为1、2、4、8的重塑土进行三轴对比试验。结果表明：OCR为2.70～4.68的原状土,其最大体积剪胀率为1.1%～3.0%,在一定范围内,OCR与最大体积剪胀率呈抛物线关系;重塑土与同深度原状土相比,最大体积剪胀率降低33.3%～36.4%,且部分土样出现先剪缩后剪胀的现象;与原状土相比,OCR越大,重塑土的剪胀性降低程度越大,重塑土样的最大体积剪胀率降低5%～51%,在一定范围内,重塑土OCR与最大体积剪胀率之间存在较强线性关系。     

复杂应力状态下的饱和体本构模型及内力变化

水的力学作用和化学物理作用的交错影响,使得坝基软岩软化和受力更为复杂,也使一般固体线弹性本构模型不再适用。该文介绍了饱和体抗拉试验,对试验结果进行拟合,用试验验证了本构曲线受拉区的合理性。构建了复杂应力状态下饱和体本构模型,实现了复杂应力饱和体计算的有限元算法,并验证了算法的可行性和收敛性。根据新构建的本构模型和算法,给出了相应的三维有限元计算程序,其计算算例的结果验证了本构模型的合理性和算法的正确性。     

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.     

考虑剪胀效应的土钉抗拔承载力计算

土钉抗拔承载力是土钉设计中的关键指标之一,但根据相关规范推荐的经验公式得出的计算值范围较大。假定土钉和周围土体的界面强度服从摩尔-库仑准则,并考虑其剪胀性,推导出了土钉侧摩阻力及轴力的解析表达式,从而得到了土钉抗拔承载力的计算公式。通过与试验值的对比,证明了本文公式的有效性。     

考虑中间主应力与剪胀的新邓肯张模型

邓肯-张模型是岩土工程中广泛应用的非线性弹性模型,但由于其建立在Mohr-Coulomb强度准则基础上,不能考虑中间主应力的影响,且邓肯-张模型应用广义胡克定律时,假定体应变与轴应变之间为双曲线,不能反映岩土材料的剪胀性.基于统一强度理论,在沈珠江模型的基础上,采用二次抛物线体变公式,改进其参数形式,建立同时考虑中间主应力和剪胀的新邓肯-张模型.经与粗粒土和粘性土等试验结果比较,验证了新模型的正确性.研究结果表明:该新模型克服了邓肯-张模型的不足,可以合理地反映岩土材料的中间主应力效应和剪胀性.该结果为邓肯-张模型的改进提供了理论依据,对实际工程设计具有一定的参考价值.     

饱和粘土本构关系的神经网络模型

基于不同应力中径下饱和粘土的三轴试验和反问题理论，提出了用改进BP神经网络和径向基函数（RBF）神经网络这两种方法来建立粘土的本构模型。实例分析表明，两种模型对具体本构关系都能够很好逼近和预测，比较起来，径向基函数神经网络模型的稳定性好，且逼近速度快，而改进BP神经网络稳定性好，但逼近速度过慢。     

砂土抗剪强度数值模拟的关键技术研究

利用二维颗粒流软件PFC 2D对砂土的抗剪强度进行研究。通过建立数值试样模型、设立相对合理参数、引用"橡皮膜"程序等方法对砂土的三轴剪切试验进行数值模拟,模拟的结果较好地反映了砂土的力学性质。