多层地基二维 Biot 固结的理论解答

采用积分变换、算子法研究了多层地基二维Ｂｉｏｔ固结问题，获得地基表面作用荷载时任意层内任意点应力（包括孔压）、位移（包括流体流量）的一般积分形式解。按照本文的方法也能获得多层地基Ｂｉｏｔ固结的“Ｍｉｎｄｌｉｎ问题”的解答。本文的结论可推广应用于边界元法求解多层二维Ｂｉｏｔ固结问题。     

竖井衬砌主动土压力在一般环向压应力系数下的简化滑移线解(英文)

引进一个广义环向压应力系数来修正空间轴对称滑移线问题中的哈尔-卡门(Haar-Von Karman)完全塑性假定, 采用简化滑移线方法, 在竖井衬砌后背光滑,水平填土的条件下,得到竖井衬砌上主动土压力的解析式。分析表明:环向压应力系数对竖井衬砌上的主动土压力有较大的影晌,若采用哈尔-卡门完全塑性假定,其所求得的主动土压力最小,在工程应用中偏于危险。笔者建议在工程应用中采用环向压应力系数为静止土压力系数 K0时所求得的竖井衬砌上的主动土压力值。     

关于率无关塑性力学和广义塑性力学的评述

0 前 言 Drucker 塑性公设和 Iliushin 塑性公设是塑性力学的重要基础,由于 Drucker 塑性公设中附加应力功缺乏明确的物理意义[1]和岩土力学试验不支持 Drucker塑性公设[2],金属塑性力学服从相关联流动法则而岩土塑性力学服从非相关联流动法则,现代塑性力学缺乏一个统一的理论基础。针对现代塑性力学的这一缺陷,力学界和岩土界的学者和专家做了大量的工作,黄速建发现Drucker和Iliushin塑性公设是独立于热力学定理之外的假设,殷有泉认为岩土材料的非相关联流动法动可归因于岩土材料弹塑性耦合现象,岩土界的学者和专家则提出双屈服面模型、多重屈服面模型     

论塑性因子与塑性时间的一般关系

 确定材料特定的内蕴时间表达式,是内时塑性力学建模的难点之一,依据原有的内蕴时间定义,也难以探明塑性增量理论和内时塑性理论之间的联系。为此,给出新的内蕴时间——塑性时间的定义,旧的内蕴时间是塑性时间的特例。根据塑性时间的定义,塑性增量力学理论是内时塑性力学理论的特例,塑性增量理论的塑性因子属于内时塑性理论的塑性时间,因此通过塑性因子的表达式可以获得塑性时间的表达式。材料已有的塑性试验表明,不同材料具有不同的塑性因子,由此确定的塑性时间也因材料而异。众多实例阐明推导塑性时间表达式的具体过程,提供利用塑性时间和脉冲函数把塑性增量力学本构模型推广为积分型内时塑性模型的一般方法。     

应变空间塑性余位势理论的力学基础研究

岩土材料的力学试验表明在应变空间中Iliushin塑性公设不适用于岩土材料，为了克服这一
理论缺陷，依照Caratheodory定理，建构了应变空间的广义塑性公设。根据广义塑性公设，证明了塑性余
位势函数在应变空间塑性区的存在性。研究表明，塑性余位势函数的物理含义是超余功增量为零面；
Iliushin塑性公设存在的条件是塑性余位势函数正定且可逆；在应变空间塑性区必须采用分部塑性应力而
不能采用总塑性应变来建构屈服面方程和塑性余位势函数，否则与热力学第二定理相矛盾。最后给出了考
虑塑性应力相互耦合的应变空间弹塑性模量的普遍表达式。     

基于工程混合物理论的饱和裂隙岩体组合本构模型

为了从理论和数值上分析饱和岩体工程的变形和稳定,需要创建饱和裂隙岩体本构模型。根据工程混合物理论,把饱和多孔介质应变分解为骨架应变、固相基质应变和流体基质应变。通过均匀化响应原理建立了饱和多孔介质的势函数本构理论,提出Terzaghi有效应力决定骨架应变、固相基质应力决定固相基质应变和裂隙孔压决定流相基质体应变等本构规律。根据经典岩体力学理论,把饱和裂隙岩体视为由裂隙构成孔隙的饱和多孔介质,建立了饱和裂隙岩体的组合本构模型。算例分析表明:根据本文理论建立的饱和裂隙岩体组合模型能够合理考虑裂隙流体的浮托力,具有较小的孔压系数和各向异性的受力特性。饱和裂隙岩体组合模型可用于海底隧道裂隙围岩在开挖过程中的流固耦合工程特性分析。     

关于“超载卸载后再压缩软土的次压缩特征及变形计算”的讨论

近年来,李国维先生在《岩土工程学报》上发表了一系列有关软土次固结论文[1-4],最新的一篇发表在2009年第一期[1]。这些论文主要采用试验手段对软土次固结特性进行了系统分析,取得了一些有益的试验成果。笔者把土体看作是软体材料,从非平衡态热力学超黏弹性理论出发,对软土次固结的特性也进行了一些研究,其中有些观点与李国维先生有所差别。为了能使岩土力学的研究园地百花齐放,进一步深入认识软土次固结变形特性,现与李国维先生就软土次固结的某些观点进行讨论,如有不当之处,敬请谅解。     

准塑性的黏弹性模型在黏土中的应用

在内变量准热力学的框架内分析黏性理论和塑性理论之间的关系。从殷建华–Graham的一维EVP模型出发,假定参考等效时间线上的参考点为加载初始点,分析了黏土骤然施加有效应力后等时间线上的一些性质,获得了新假设A和假设B相互近似等价的条件,并指出原假设A的缺陷。当加载后的有效应力大于1.1倍初始有效应力且持续时间大于参考绝对等效时间时,绝对等效时间近似地等于持续时间,黏土的变形可分为弹塑性变形与分项蠕变变形之和,其中弹塑性变形只与有效应力有关,而与时间无关;分项蠕变变形只与持续时间有关,而与有效应力无关。利用内变量准热力学理论,揭示了一维EVP模型的Lagrange耗散率函数与纯塑性模型的Lagrange耗散率函数的内在联系,阐明一维EVP模型具有准塑性的黏弹性性质的原因。参照一维EVP模型的Lagrange耗散率函数所呈现出来的规律,把一维EVP模型推广到三维EVP模型,并与三轴不排水剪切蠕变试验数据相比较,验证了本文三维EVP模型的合理性。     

二维堤坝管涌的数值模拟研究

根据修正的SPV(Stavropoulou-Papanastasiou-Vardoulakis)管涌控制方程,采用Newton-Raphson求解法和传导矩阵调整法,对二维带自由面的均质土石坝坝体渗流侵蚀问题进行了有限元数值分析。数值分析表明:在具有渗流自由面的均质土石坝坝体中,溢出面和自由面附近区域的水力梯度较大,比其他区域更容易大于管涌临界水力梯度。管涌侵蚀区(孔隙率明显增大)和细颗粒最大浓度区首先出现在溢出面处,然后沿着渗流自由面附近区域向上游扩展,最终达到自由面附近的进水面,形成孔隙率明显增大的侵蚀贯通通道。管涌侵蚀增大堤坝的渗透系数,它对堤坝渗透速度的影响较大,但对孔压分布和自由面位置的影响较小。     

考虑次固结时循环荷载引起的软基沉降

为了控制在循环荷载作用下软基路堤的总沉降和工后沉降,采用能够综合考虑主、次固结沉降的Yin-Graham一维等效时间线模型和一维条件下软土“最终”沉降与应力路径无关的性质,获得在正弦循环荷载作用下路堤运行期间长期总沉降和工后沉降近似计算公式,建立路堤总沉降和工后沉降与回弹指数、压缩指数、蠕变系数、初始有效应力、路堤承受的静荷载幅值和动荷载幅值之间的关系,除上述影响因素外,工后沉降还与运行期开始时路堤下软基的总有效应力有关.利用沉降公式计算具体工程软基路堤运行期结束时的长期总沉降量,计算误差小于0.275％.