土体小应变刚度特性的试验研究

土体的小应变刚度在深基坑或隧道开挖等以变形控制为主的工程中是起决定性作用的参数.利用固结仪、应力路径三轴仪和共振柱联合测定江苏常州地区3个典型土层原状土的小应变刚度特性,得到了土体小应变硬化模型(HSS)的相关参数,包括土体的初始剪切模量、模量退化曲线、土体强度参数、加卸载模量等.分析了土体有效应力对土体小应变刚度特性的影响,并对如何选择合适的小应变模型参数提出了初步建议.     

广东阳江海洋砂性土小应变硬化土模型参数的试验研究

海上风机结构在风、浪、流等复杂循环荷载作用下需严格控制其振动频率和基础变形,设计时需考虑土体的小应变模量特性。使用固结仪、GDS应力路径三轴仪和弯曲元设备波速测试,获得了广东阳江典型海洋砂土的小应变硬化土模型(HSS)的主要参数,包括砂土的有效应力强度指标和刚度参数等。结果表明：海洋砂土刚度参数G₀^ref、E₅₀^ref、E_oed^ref和E_ur^ref之间存在倍数关系,可通过经验公式相互转换;天然海洋砂土的小应变剪切模量G₀明显低于已有研究中的洁净砂土,最终给出了广东阳江地区海洋砂性土HSS模型参数的取值建议。     

修正双硬化参数模型对结构性土的适用性

对沈珠江双硬化参数模型进行了修正以反映结构性土的胶结作用.为研究常规单屈服面弹塑性模型对于结构性土的适用性,了解其对结构性土力学特性的描述能力,以便对数值计算结果做出合理的评价,利用修正双硬化参数单屈服面弹塑性模型对人工制备结构性土的常规三轴试验结果进行了模拟.结果表明,该弹塑性模型更适合于胶结较弱的结构性土;但对于胶结强的结构性土,难以合理描述其宏观力学特性及其在低围压下的脆性破损过程.     

小应变土体硬化模型参数的敏感性分析及确定方法

小应变土体硬化(Hardening soil model with small strain stiffness, HSS)模型能够反映土体小应变阶段的非线性特性和应力相关性,在深基坑工程领域已被广泛应用,但由于参数众多,目前对参数确定方法尚缺乏系统研究。分析了HSS模型各参数的意义及常规确定方法,采用数值模拟方法开展了HSS模型参数的敏感性分析,基于统计的大量研究成果,建立了土体参数与孔隙比之间的非线性关系,进一步通过2处深基坑工程的变形分析进行验证。结果表明：在基坑数值分析中,参考动剪切模量 的敏感性最高,参考切线模量 的敏感性最低,建立的非线性关系能够较好的反映土体模量与孔隙比的相关性,围护结构侧移的计算值及实测值较为吻合,验证了提出的参数确定方法的适用性,可为相关工程提供参考。     

一个粗粒土的非线性弹性模型

对大量的粗粒土三轴固结排水剪试验结果进行了分析,发现粗粒土的εa/(σ1-σ3)～εa,-εr/εa～-εr之间线性关系不是很好,尤其是-εr/εa～-εr的关系.进一步分析这些粗粒土试验资料后发现,分别采用双曲对数函数及抛物线函数可以很好地描述(σ1-σ3)～εa及-εr～εa之间的关系,并在此基础上建立了HLP非线...     

厦门地区典型地层HS-Small模型小应变参数敏感性分析

小应变硬化模型(HS-small模型)是以HS模型为基础提出的一种能反应土体小应变特性的本构模型,除了包含HS模型参数外,还包含两个小应变参数和,可以反映土体在小应变状态下呈现高度的非线性、高模量等特性。为了研究小应变参数对深基坑数值分析结果的敏感性,针对厦门地区典型土层,采用HS-small模型,通过有限元模拟某深基坑工程的施工过程,开展小应变参数对地表沉降及围护墙弯矩的敏感度分析,并研究参数随基坑开挖的演化规律。结果表明:在厦门地区在深基坑数值分析中,取值对地表沉降和围护墙弯矩值的影响较大,的取值影响相对小;粉质黏土和残积砂质黏性土的小应变参数对结果起到重要的影响;前期开挖,粉质黏土起控制作用,后期开挖,残积砂质黏性土起控制作用。     

上海地区第⑤_2层砂质粉土的液化特性试验研究

针对目前上海地区第⑤2层砂质粉土的液化特性尚缺乏研究的实际问题,结合上海某电厂海底隧道的工程实例,基于动三轴试验,对场地内第⑤2层土体动力特性进行研究.内容包括往返作用力、固结压力、结构性、颗粒组成等因素对于液化特性的影响,确定了场地内饱和粉性土的抗液化强度指标等.通过Seed简化法,判别该土层地震液化可能性,给工程场地抗震设计及液化防治提供了科学依据,同时对类似工程的可液化场地处理可以有良好的借鉴.     

粗粒土应力-应变特征试验

以地震灾区四川省北川县曲山镇粗粒土为研究对象,利用室内GDS静/动三轴剪切仪,以围压、剪切速率、初始围压时间为变量,探讨了不同试验条件下粗粒土的抗剪强度指标变化,分析了粗粒土力学剪切过程和变形破坏形态。试验结果表明:试样的应力-应变曲线均呈现应变硬化现象;围压、剪切速率、初始围压时间对土体的力学特性均有不同程度的影响,其中围压的影响最为明显;土体的黏聚力为20.99 kPa,内摩擦角为22.7°;试样在达到20%的应变时,未出现明显的破裂面,而是呈径向鼓状,外形匀称。研究成果对认识粗粒土变形破坏机理具有一定的意义,同时能够为合理选取室内三轴试验条件参数提供参考。     

黄泛区粉砂土Duncan-Chang双曲线模型参数确定

黄泛区粉砂土具有特殊性,其力学性能也为工程界所关注.本文以开封地区粉砂土为研究对象,在GDS三轴仪上通过控制不同的围压对土样进行固结不排水静三轴剪切试验,得到了土的应力随轴向应变的变化规律;通过试验数据分析和理论计算,对黄泛区饱和粉砂土的Duncan-Chang双曲线模型参数进行了系统研究.研究结果表明,土的应力随着轴向应变增加呈现递增趋势,黄泛区粉砂土的应力-应变曲线表现为应变硬化型;通过利用邓肯-张双曲线模型计算得到的黄泛区粉砂土应力-应变值,与试验测定的结果进行对比,经分析其误差在允许范围内.本文研究内容可为黄河两岸及周边地区的工程施工和设计提供参考依据.     

重塑土不排水剪切应力-应变关系预测

通过不同含水率下的重塑土三轴固结不排水剪切试验,分别以固结围压和主应力差渐近值作为归一化标准因子,研究应力-应变曲线的归一化特性。在此基础上利用双曲线方程和BP神经网络建立重塑土应力-应变关系的预测模型,并对比两者的预测效果。结果表明:基于BP神经网络建立的预测模型可以考虑初始含水率和固结围压的影响,其拟合和预测精度比基于双曲线方程所建立的预测模型要高。     

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.     

相变诱发塑性钢的应变硬化指数计算模型

在连续介质力学和Eshelby夹杂理论的基础上,将相变诱发塑性(TRIP)钢中铁素体当作基体,其他相当作夹杂相,通过单向拉伸体单元模型,详细分析了各组成相及各夹杂相间的相互作用对材料整体硬化性能的贡献.并以各组成相体积比作为变量,建立了考虑相变诱发塑性效应的应变硬化指数计算模型.计算结果与实验结果及文献数据进行了比较,结果表明建立的应变硬化模型能正确地预测TRIP钢的应变硬化指数;TRIP钢应变硬化指数随应变呈抛物线变化,并非恒定不变.     

内支撑基坑群开挖相互影响的三维数值分析

通过Z-Soil岩土三维分析软件,以小应变硬化土(hardening soil model with small strain stiffness,HSS)模型为基础,建立地连墙与内支撑联合支护的群体基坑开挖的三维数值模型.对基坑土体的的竖向位移以及地连墙的变形和受力进行了分析,讨论了基坑间距的影响.分析结果表明:临坑的开挖使紧邻的坑间土堤沉降增加约1倍,使群坑周边沉降增加约10%;先开挖的基坑支护结构受力、变形增大,后续开挖的基坑的地连墙顶会向先开挖基坑方向产生整体侧移,基坑间距越近,影响越明显.     

花岗岩残积土的动剪切模量和阻尼比试验研究

以广东台山花岗岩残积土为研究所对象,采用共振柱试验方法对不同应力状态下花岗岩残积土的动剪切模量G和阻尼比D进行测试,并进行模型适用性分析.结果表明,动剪切模量G与应变γ的关系整体呈典型双曲线形态分布,围压σ_0~'对G-γ曲线的影响随γ增大逐渐减小;围压对D-γ关系的测试结果影响不明显;双对数模型能够反映最大剪切模量G_(max)随围压的非线性递增趋势,工程中可以采取该模型对G_(max)参数进行预测;小应变下,土体G-σ_0~'关系曲线较为接近,当γ>10~(-5)时,各围压下G值衰减较快,工程参数选取时,应注意小应变范围内剪切模量随应力状态(深度)的变化差异.根据Martin-Davidenkov模型及选用的阻尼比经验公式对动力参数G/G_(max)和D进行拟合分析,并给出了小应变下动力参数的推荐值,可为同类工程提供技术参考.     

不同间距下相邻基坑相互影响数值分析

采用小应变硬化土(HSS)土体本构模型,建立同步开挖间距为1~8倍基坑开挖深度的相邻基坑有限元模型.考虑固渗耦合,分析不同基坑间距对坑间土堤沉降、支护桩弯矩和位移的影响.分析结果表明:相邻基坑间距小于等于4倍基坑开挖深度时,相互影响较强,需考虑相邻基坑施工引起的共同沉降,可采用有限土压力理论来对支护结构进行受力变形分析,减小桩径和配筋;间距大于4倍基坑开挖深度时,相互影响较弱,坑间土堤变形接近独立基坑,对支护结构的内力及变形影响也较小.     

基于光纤光栅传感技术的加筋边坡模型试验

以边坡模型试验为例,证明光纤光栅传感技术在克服电磁干扰、提高耐久性等方面的优越性.边坡模型在加载至36 kN时,坡面开始较明确的裂缝,在完成39 kN加载后,坡面出现更多裂缝,并且裂缝逐渐发展贯通,证明边坡已经发生破坏,坡面裂缝贯通,部分土体沿坡面滑落.最后,利用试验数据剖析了加筋边坡的工作机理,阐述了土工格栅对提高边坡稳定性的意义.     

应用Green—Ampt（1973）模型解析三峡库区滑坡土入渗过程的探究

通过试验验证的方法探讨应用Green～Ampt（1973）理论解析模型推求三峡库区典型滑坡土体降雨入渗过程的可行性．研究中的试验设计为建立在对三峡库区滑坡地质灾害的分布及诱灾降雨进行调查统计的基础上,并考虑了Green—Ampt（1973）模型成立的前提条件．通过对试验及解析结果的对比分析得出的结论为,若用该解析模型来推求三峡库区滑坡土体的降雨产流及入渗过程,相关的边界条件假设、推导公式、计算参数取值等仍需大量的试验研究来改进与修正,同时给出了下一步研究工作的建议．     

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．