非饱和红土邓肯-张模型参数的试验研究

根据Fredlund D等提出的非饱和土的非线性本构模型推导方法,通过GDS三轴固结排水试验推导出了压实度为0.9下非饱和红土的邓肯-张Es、Bst、Kw参数,同时结合GDS三轴仪进行不同应力水平下的逐渐增湿湿化变形试验,得到邓肯-张模型中与基质吸力相关的土切线体积模量Hs和水的体积模量Hw。由此提出了非饱和红土的非线性本构模型的相关参数,为扩展的非饱和红土邓肯-张模型的非线性本构关系的有限元编程提供了依据。     

模型参数对邓肯-张非线性弹性模型应用影响研究

岩体破坏模型重要影响因素之一是岩体本构模型,邓肯—张模型是岩土工程中应用最为广泛的土的非线性弹性本构模型.本文对邓肯-张非线性弹性模型的影响因素进行了分析,并结合实例说明,本构模型中有关参数的取值和匹配对模型的应用和工程计算均有较大影响.     

邯郸市粉质粘土邓肯-张模型参数试验研究

为了获得区域性土体本构模型的计算参数,采取典型粉质粘土层作为土样进行三轴试验,得到邓肯-张模型参数,为岩土工程问题分析计算提供了依据。     

基于ABAQUS二次开发状态相关砂土本构模型的研究

剪胀性是砂土最重要的特性之一,其变形主要取决砂土的当前状态,而基于状态相关砂土本构模型能较好反映砂土剪胀性。ABAQUS作为有限元计算平台,具有强大的非线性计算和前后处理功能,标准ABAQUS程序仅包含一些通用土体本构模型,缺少状态相关砂土本构模型,因而有必要针对土木工程具体问题进行二次开发。利用二次开发工具和UMAT数据接口程序,采用隐式积分算法将基于状态相关砂土本构模型嵌入到标准ABAQUS程序中,并将有限元数值计算结果与实验数据及理论计算值比较,进行单元敏感性分析。计算结果表明子程序运行稳定可靠,不仅充分利用ABAQUS方便、快捷的前后处理和强大的非线性求解平台,还可以完成更复杂,且切合实际土体应力应变关系的有限元数值计算,拓展ABAQUS在土木工程领域应用能力。     

风积土本构模型参数修正方法

目的修正邓肯-张E-B模型参数并建立新的风积土本构模型.方法采用应变控制式三轴压缩仪,通过对风积土的结构性试验研究,进行固结排水试验并引入围压损伤比的概念.结果试验通过观测围压在0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa时对风积土结构的损伤,得到考虑土体结构性影响的邓肯-张E-B模型的参数修正方法.试验中,在多组围压下发现土体内摩擦角φ值逐渐减小,黏结力C值逐渐增大;在卸载-再加载条件下,原状土的结构性被破坏.因此,将邓肯—张模型中参数C、φ、Rf、K、n、Kb、m、Kur、nur进行了修正.结论提出的围压损伤比对土体的模型参数修正方法具有一定的理论意义和实际应用价值,建立修正后的风积土本构模型为其他同类工程地区风积土工程数值计算提供了参考依据.     

土体非线性本构模型的修正与土层特性分析

旨在提出一个合理应用经典土体非线性本构模型进行具体土层分析的方法.依据土体非线性数值模拟的基本理论,通过开发一个适合于大型计算软件ANSYS的Macro文件,采取对邓肯-张非线性本构模型中的参量E1进行逐级荷栽作用下的修正方式,建立了一种土体非线性本构模型修正与土层非线性特性分析的方法.一黏性土土样的三轴试验结果表明,对一些常用的土的非线性本构模型,在应用于具体的土层中时所存在的不适应或不适合具体土层特性的部分,采用文中所建立的方法矫正或修正可提高应用这些经典本构模型对具体土层进行非线性特性分析时的合理性和有效性,进而可提高土的变形特性分析和土与其中及相邻结构共同作用分析的计算精度.     

邯郸市粉质粘土邓肯-张模型参数试验研究

为了获得区域性土体本构模型的计算参数，采取典型粉质粘土层作为土样进行三轴试验，得到邓肯一张模型参数，为岩土工程问题分析计算提供了依据。     

复杂应力条件下土的结构性本构关系

结合陕西杨凌非饱和黄土不同条件下的三轴试验资料，将作者提出的一种新的土结构性定量化参数（应变型综合结构势）引入土的强度变形特性分析，发现在同一围压下土结构性参数对不同影响因素下的应力应变曲线均具有较好的归一化作用。基于归一化曲线所表现出的双曲线特征，用类似邓肯一张模型的处理手法构造了非饱和黄土的结构性本构关系，本构模型的参数均可由试验确定。由于本文提出的土结构性本构关系引入了能够反映复杂应力状态的土结构性参数并且与邓肯一张模型形式相同，因而具有应用范围广泛和便于程序分析的潜力。试验验证表明，结构性本构关系可以较好地反映非饱和黄土的强度变形关系。     

城市地下综合管廊施工数值模拟方法

为了分析城市地下综合管廊施工中锚栓和拼接缝受力变形规律,采用土体非线性弹性本构模型对土体的地层变形进行了表征,提出了一种装配式地下综合管廊施工过程的有限元数值模拟方法,实现了隐式计算方法中材料非线性及接触非线性问题的求解.结果表明:该分析方法避免了隐式计算方法中土体弹塑性本构模型及接触非线性问题导致的计算不收敛.反映了管廊施工过程中土体非线性力学行为以及管廊-土体之间的相互作用,为城市综合管廊建设提供了新的数值模拟方法.     

沥青混凝土心墙土石坝应力应变计算

为了克服ANSYS软件计算土石坝应力应变的不足,利用ANSYS自带的APDL语言进行二次开发,添加了邓肯一张土体模型,编制了沥青混凝土心墙土石坝的非线性有限元分析计算程序并进行实例验证说明其结果的合理性。     

冻结盐渍土强度特性试验研究

通过对冻结盐渍土进行三轴试验,研究不同冻结温度、冻融循环次数和围压的冻结盐渍土强度特性与本构关系。研究表明:冻结盐渍土的应力-应变关系曲线为应变硬化型,满足邓肯-张双曲线本构模型,并确定本构模型参数。冻结盐渍土随着应变增加,应力不断增加,曲线分为弹性变形阶段和塑性变形阶段两个变形阶段。随着围压的增加,冻结盐渍土的应力-应变关系曲线越高,早期强度、弹性模量和破坏强度增加,工程性能和抵抗变形能力增强,而冻结温度和冻融循环次数却与之相反。     

高应力下砂土与结构界面单剪试验研究

利用改装自RMT-150B试验系统的单剪试验仪进行饱和砂土与结构界面单剪试验,研究高应力条件下界面本构模型及界面剪切刚度变化趋势,为高应力状态下涉及到界面力学问题的工程设计、计算提供理论依据。试验中,首先对剪切盒中的砂土进行固结,然后法向应力恒定在高应力水平上开始界面剪切,并记录试验数据,剪切时保证砂土能相对自由的变形。试验结果表明：高应力下界面剪应力剪切位移关系曲线呈现非线性弹性一理想塑性特征,不同于直剪试验条件下二者呈现的双曲线关系;三参数威布尔分布曲线能克服NEPP模型中双曲线的缺陷,其取代双曲线形成新的非线性弹性理想塑性模型能更好地拟合试验数据。界面初始剪切刚度的回归结果表明,相对于幂函数,线性函数更适合描述界面初始剪切刚度同法向应力之间的关系。基于新的界面模型给出了界面切线剪切刚度的公式,同时比较了2种模型的界面切线剪切刚度随剪切位移的变化趋势。     

常州地铁盾构下穿市政管线的应力与变形数值分析

利用有限元软件PLAXIS 3D,基于土体HSS本构模型,针对常州地铁1号线盾构隧道开挖实际工况,分析盾构施工对周围土层及地下管线的影响。HSS本构模型参数来自室内土工试验,盾构隧道掘进参数以及开挖工序等与实际工况一致。通过计算结果与实际监测数据的对比分析,验证了土体HSS本构模型在常州区域的适用性,并对室内土工试验参数取值提出了建议,最后利用数值模拟的方法分析了不同影响因素下管线的变形与应力分布规律,可为今后常州区域轨道工程和地下工程建设提供借鉴。     

一种对初始值要求较低的土层参数识别方法

提出了一种土的非线性弹性本构模型参数识别的方法。以现今普遍实行的地基载荷试验为基础,依据遗传算法的组合优化理论,采用正演计算和遗传算法优化相结合的方式,建立了土层非线性弹性本构模型参数识别的方法;并依据某黄土场地地基载荷试验数据,实施了黄土地层非线性弹性本构模型参数识别的全过程。计算结果表明,所建立的方法可以实现土层非线性弹性本构模型中相互关联的多个参数的组合优化,并在对初始值要求较低的情况下,可以获得良好的参数识别精度。从而为土的变形特性分析和土与其中及相邻结构的共同作用分析,提供了较好的土体本构模型参数的确定方法。     

土坝应力和变形的非线性摄动随机有限元分析

结合土坝应力变形的可靠性分析 ,对二阶非线性摄动随机有限元理论、程序和土性参数随机场的离散技术进行研究 ,推导出邓肯—张模型的一阶和二阶弹性偏导矩阵 ,提出非线性摄动随机有限元的计算方法和研制出相应的程序 ,并对某实际土坝进行了计算 ,计算结果与实测资料较为符合     

水泥固化土应力应变关系特性研究

对水泥固化风沙土进行三轴试验,分析水泥固化土的应力应变关系特性和固化机理.研究表明,应力-应变εa/（σ1-σ3）～εa关系,在不同水泥固化剂掺量情况下,3种围压均表现出很好的线性关系.水泥固化剂掺量相同的情况下,随着围压的增加斜率减小.水泥固化土应力应变关系曲线为双曲线形式,并且符合土的非线性弹性模型中的邓肯一张模型,选取邓肯一张模型作为水泥固化土的本构模型,其中切线模量Et的确定是通过对应力应变关系来确定其破坏比Rf、初始切线模量E、试验中的终值强度（σ1-σ3）f3个参数来完成.水泥固化剂掺入风沙土,使得土中形成坚固的核心,在所有的空隙中形成水化水泥的致密空间网络骨架结构,使得水泥固化土具有较好的整体强度和水稳定性.     

考虑桩土共同作用的桩基沉降分析

目前桩基在工程中得到广泛应用,人们逐渐认识到桩筏基础控制的关键是变形而不是强度.结合上海土层情况,运用有限元软件ANSYS建立群桩-土-上部结构三维有限元非线性模型,土体本构模型采用Drucker-Prager弹塑性模型,并利用面-面接触单元考虑土体与桩基交界面的状态非线性,合理地模拟了桩与桩周土间复杂的相互作用,对群桩沉降做了定性分析。     

基于差分进化算法的邓肯—张模型参数优化研究

基于典型红砂岩土石混合堆积体大型三轴试验结果,结合最优化理论,研究了差分进化算法(Differential Evolution Algorithm)在邓肯—张(Duncan-Chang)E-μ模型参数优化中的应用。通过改进差分进化算法研究,利用参数敏感性分析选择最优控制参数,并建立模型计算—试验数据误差多元目标函数,最终确定模型最优参数。结合计算—实验结果,绘制邓肯—张E-μ模型在不同围压条件下的(σ_1-σ_3)～ε_a曲线和ε_a～ε_v曲线。将D-C模型的常规计算结果与使用改进DE算法优化后的计算结果进行对比分析,论证了改进DE算法在该模型参数优化中的适用性,研究结果可用于岩土体本构模型参数的估算及优化过程,提高数值分析结果的准确性。     

纤维加筋淤泥固化土的邓肯-张模型

为了改善水泥固化疏浚淤泥土的强度、变形和稳定性,促进在水利和岩土工程中的应用,将聚乙烯醇短纤维和水泥一起掺入淤泥中,对不同纤维掺入比和围压下的试样进行20组排水三轴试验,研究纤维对淤泥固化土工程性质和邓肯-张模型参数的影响.结果表明,掺入纤维后固化淤泥土的应力-应变关系呈现出双曲线变化特征;随着纤维掺入比增加,黏聚力显著增长,内摩擦角几乎保持不变.根据实测数据和回归分析方法,建立纤维淤泥固化土的邓肯-张E-B模型,获得初始切线模量及体积模量随纤维掺入比幂函数型增长的经验公式.邓肯-张E-B模型能够较好地拟合实测的应力-应变曲线.     

砂土中浅埋竖向锚定板极限承载力

研究砂土中浅埋竖向锚定板的极限承载力.采用粒子图像测速法(particle image velocimetry,PIV)开展模型试验研究,得到砂土中竖向锚定板在水平拉拔过程中的土体变形和破坏机理.采用有限元极限分析给出不同土体参数和埋深比时砂土中浅埋竖向锚定板承载力上下限解.基于观测到的土体破坏形式,依据极限平衡理论构...