考虑土结构性影响的改进EVP压缩模型

针对原有弹粘塑性(EVP)压缩模型的局限性,建立了一种考虑土结构性影响的改进EVP压缩模型,且在建模时考虑了天然沉积结构性土半对数压缩曲线的非线性特征以及蠕变随应力水平和时间的变化性状.引用了Ariake黏土在轴向应变为常速率以及不同阶段改变速率时的一维压缩试验结果,将其与改进EVP模型的计算结果进行对比分析.结果表明,该模型能够较好地描述天然沉积土的应力-应变关系对速率的依赖性,且计算结果与试验结果基本吻合.与原有的EVP模型相比,改进的EVP压缩模型采用了双对数坐标,能够反映天然沉积结构性土半对数压缩曲线典型的倒S特征.模型中引入了与应力水平和时间相关的蠕变参数,反映出天然沉积结构性土的蠕变速率随应力水平和时间的发展呈非线性递减的蠕变变形规律.     

基于含水率的某深基坑持力层粉土弹塑性本构模型研究

通过对潍坊中南部平原地区某深基坑持力层粉土进行三轴不排水试验,结合Lade-Duncan弹塑性模型,确定了粉土的弹塑性应力-应变模型及其参数。分析了试验参数随含水率变化的规律性。建立了弹性功we与塑性功wp在不同含水率时的关系。确定了dλ、k2基于含水率的数学拟合表达式。采用建立的粉土弹塑性模型进行了竖向应变ε1的计算,并与试验值进行了比较,取得了较为满意的结果。粉土弹塑性模型的建立可为该地区粉土地基变形计算创造有利条件。     

结构性黄土的修正Duncan-Chang模型

为了实现原状湿陷性黄土结构性与其本构模型研究的统一,解决软化型应力-应变曲线的切线刚度矩阵正定性问题,通过研究原状结构性黄土在不同含水率和固结围压条件下由增湿、固结作用和剪切变形引起的结构性损伤规律,建立可以反映结构性变化的修正非线性Duncan-Chang模型.该模型考虑了增湿和加荷对土体结构的损伤破坏,把含水率作为一个重要的变量,用一族具有相同初始切线模量和不同极限强度的双曲线来求取当前应变状态处的切线模量,能够统一描述结构性黄土的应变软化和硬化型应力-应变关系曲线,形成解决原状湿陷性黄土增湿和应力耦合条件下变形及强度计算问题的新方法.     

非饱和原状土的弹塑性损伤本构模型

自然界所存在的原状土具有一定的结构性,与室内重塑土在加载过程中所表现出的力学特性(如变形和强度)具有明显的差异.本文以复合体损伤理论为基础,建立了适用于非饱和原状土的弹塑性损伤本构模型,并给出了损伤变量λ的演化规律.其主要思想是把土材料看作由相对完整的土和相对破碎土两部分混合而成,二者的力学性能不同,且在受力过程中,相对完整的土逐渐转化为相对破碎的土,故分别采用弹性和弹塑性模型描述.该模型所采用的参数(除结构性参数β、α以外)均可以直接通过实验确定.结果表明,该模型能够较好描述非饱和原状土的应力-应变特性,尤其是应变软化现象,且所给出的扰动变量演化规律也能够较好描述土结构性退化规律.     

非饱和土力学行为的三维离散元分析

基于离散单元法颗粒流理论,土体颗粒单元间采用Hill接触模型来考虑非饱和土中吸力的作用,建立了非饱和土的颗粒流模型。根据室内试验结果对模型细观参数进行标定,开展了固结排水三轴剪切试验离散元数值模拟,揭示了在不同围压和吸力下,模型试样的应力-应变关系与强度特性等宏观力学性质以及细观信息平均配位数的变化规律。根据不同吸力下的莫尔-库伦破坏包线,建立了吸力与抗剪强度参数之间的关系。此外,通过标定室内试验结果中不同含水率下的应力-应变曲线,建立了Hill模型中吸力与含水率的关系。研究结果表明：Hill接触模型可以较好的模拟非饱和土的力学行为,可为非饱和土的离散元模拟提供参考。     

生物酶改良膨胀土的应力-应变关系归一化特性

以生物酶改良膨胀土的应力-应变关系归一化特性为研究对象,提出了基于生物酶掺量的生物酶改良膨胀土的应力-应变关系特性的归一化方程.通过不同生物酶掺量下的三轴固结排水剪切试验,生物酶改良膨胀土的应力-应变关系均表现为应变硬化型,应力-应变关系曲线为典型的双曲线.基于Duncan-Chang模型参数拟合方法,分析了生物酶掺量对相应参数的影响,提出了生物酶掺量与相应参数的关系表达式.采用主应力差渐近值(σ_1-σ_3)_(ult)作为归一化因子,给出了相应的归一化条件,对生物酶改良膨胀土在不同生物酶掺量、不同围压σ_3下的应力-应变关系特性进行归一化分析,其应力-应变关系特性归一化程度较高.通过所建立的应力-应变关系归一化方程对生物酶改良膨胀土的应力-应变曲线进行预测,预测曲线与试验曲线较为接近,可以较好地预测出不同生物酶掺量、不同围压σ_3下的应力-应变关系.     

结构接触面剪切特性及软硬化损伤模型

采用大型直剪仪进行了黏性土、砂土两种土样与混凝土接触面的直剪试验,研究了不同法向应力条件下,土与混凝土接触面上的应力、应变及破坏强度等特征.试验结果表明:对于黏性土与混凝土接触面的剪切加载,剪切过程表现出应变软化特性,残余应力水平趋于稳定状态;砂土与混凝土接触面的剪切过程主要表现为应变硬化,残余应力缓慢增长.针对土与结构接触面剪切特性,从损伤力学理论出发提出了考虑应变硬化和软化特性的结构接触面剪切损伤本构模型及模型参数确定的方法.该模型能充分反映土-结构接触面的应变软化和硬化特性,参数较少,方便实用.     

考虑参数简化的修正邓肯-张模型

邓肯-张非线性弹性模型被广泛应用于计算围堰修筑、土石坝等水利工程中粗粒土的应力-应变关系。然而,邓肯-张模型参数相对较多、计算结果往往不能充分体现土的剪胀特性。为解决上述缺陷,本文以邓肯-张模型为基础,提出了参数形式更为简化的应力-应变表达式,并基于沈珠江模型采用二次抛物线形式对应变进行描述,同时对该模型参数形式进行了改进,建立了反映土体体应变-轴向应变关系的体积比表达式。最后通过采用粗粒土和粘性土的试验结果对改进模型进行验证。结果表明：理论计算结果与试验结果吻合较好,改进的模型能够更好的反映土的体应变特征和应力-应变关系,为实际工程中土体的应力-应变关系计算提供了参考。     

不同含水率膨胀土的无侧限抗压强度-电阻率试验研究

文章通过对不同含水率的合肥膨胀土无侧限抗压强度-电阻率试验,获取了不同含水率条件下合肥膨胀土的应力-应变-电阻率全过程变化曲线;分析了含水率对膨胀土强度的影响、膨胀土受压过程中应力-应变-电阻率的变化规律;探讨了膨胀土受压过程中导致电阻率变化的3种效应——压密效应、水连通效应和结构破坏效应,试验中不同含水率膨胀土试样电阻率的不同变化是3种效应的叠加和综合反映;探讨了不同含水率条件下,膨胀土初始电阻率、破坏电阻率与无侧限抗压强度之间的关系。研究结果有助于探索利用电阻率法评价膨胀土的强度特性,建立土体地球物理参数与强度特性之间的关系。     

原状黄土基于应力变换的新结构性剑桥模型

基于同一孔隙比条件下的结构性土抗压应力p与相同密度和含水量条件下的重塑土(非结构性土)的抗压应力pr不同,定义结构性参数r=plpr.将结构性参数r引入剑桥模型,建立了新结构性剑桥模型.通过黄土的常规三轴排水压缩试验,结果证明了剑桥模型能够合理地描述结构性黄土的基本力学特性.     

土的应变软化模型及其在边值问题中的应用

为深入认识土体的变形与破坏规律和合理设计土体的承载能力 ,根据密砂的三轴试验数据 ,建立了反映土的应变软化的弹塑性模型。用有限元法对密砂的厚壁筒内压扩张问题进行了计算 ,结果表明密砂的厚壁筒的内压扩张问题具有整体软化和突然崩塌式的破坏特性 ,说明所建立的应变软化模型有较好的适用性     

胶结层含石英砂的黏钢加固混凝土界面黏结滑移本构关系研究

分别以石英砂掺入量不同的结构胶为黏结剂,制备多组黏钢加固混凝土试件,通过对所制试件进行双面剪切试验,得到各组试件的破坏模式、界面承载力以及不同荷载水平下钢板表面的应变分布。针对试验结果展开理论分析,在考虑钢板、混凝土构件宽度比以及混凝土抗拉强度等因素的基础上,对Nakaba黏结滑移模型进行修正,获得更适用于胶结层含石英砂的钢板-混凝土界面黏结滑移本构关系分析模型。     

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。     

基于纤维模型的FRP约束混凝土圆柱本构模型研究

在OpenSees平台上采用纤维模型模拟FRP约束混凝土圆柱的受力性能时需要开发相应的本构模型.基于Jiang和Teng提出的分析型骨架本构模型,将不同峰值应力、应变计算公式的计算结果与试验结果进行比较,选择了更为精确的计算公式,并将其引入该骨架模型.该模型还考虑了箍筋对核心混凝土的约束作用,采用FRP极限环向抗拉应变折减系数得出FRP片材在环向受拉破坏时的极限拉应变.根据是否考虑钢筋的疲劳采用两种不同钢筋本构关系对试件进行模拟.采用该模型不但可以得到构件的轴向应力应变关系,还可以计算横向应变与轴向应力的关系,模拟结果与试验结果吻合较好.     

Neural network model for the constitutive relations of soil

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｅｏｒｉｅｓａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌ,ｔｈｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｉｓｇｅｎｅｒａｌｌｙｇｒｏｕｐｅｄｉｎｔｏｔｗｏｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ :ｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌａｎｄｅｌａｓｔｏ ｐｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌ.Ａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌｓ,Ｄｕｎｃａｎ Ｃｈａｎｇ’ｓｍｏｄｅｌ[1] ｉｓｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒ…     

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.      

神经网络智能算法在砂砾石本构模型中的应用研究

通过人工神经网络方法构建砂砾石材料的非线性本构模型,结合工程实例进行了有限元分析计算,提出了对有一定高度的同性材料按不同围压进行分区,并结合神经网络本构模型进行计算的方法;研究结论对神经网络在本构模型上应用的特点提出了基本的研究思路.     

类土质边坡的稳定性分析

根据类土质边坡的基本特性,从有限元计算方法、边界条件、滑动面处理、本构模型和计算参数等方面对其稳定性进行了研究;针对滑坡变形的破坏机理,结合具体工程实例,对有软弱结构面和无软弱结构面的两种滑坡模式进行了数值分析.通过对比得出,类土质边坡考虑软弱结构面时,安全系数和稳定性明显降低,最大塑性剪应变集中在结构面处,水平位移的突变和潜在滑动也都发生在软弱结构面处,与不考虑软弱结构面的情况相比更符合类土质边坡的特性和破坏机理.     

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。