非饱和膨胀土本构模型研究现状

分析膨胀土本构模型的研究现状及各模型的优缺点,并讨论了今后的研究方向.认为膨胀土弹塑性模型有待进一步研究,而从膨胀土的结构性出发建立结构模型,将是今后研究的重点.     

非饱和土本构模型研究综述

综述非饱和土本构模型的研究现状。非饱和土的本构模型有非线性弹性模型、损伤力学模型、广义吸力模型和弹塑性模型。文中重点介绍弹塑性本构模型，已有的试验证实了弹塑性本构模型很好地反映了非饱和土的变形特征。但非饱和土弹性本构模型仍有许多不足之处有待改进     

黄土状土应力-应变特征及本构模型的建立

工程上广泛采用的土体本构模型为双曲线形式,但双曲线模型只适合应力硬化型曲线而不适合应力软化型曲线.通过对应力软化型曲线形态特征及试验数据的分析,提出建立应力软化型应力-应变本构模型的虚加刚性弹簧法,即软化阶段的曲线叠加一定弹性模量的直线,形成的曲线形态基本符合双曲线模型,据此推导了应力软化型应力-应变本构模型及其切线模量的计算公式,以豫西地区重塑黄土状粉土三轴试验为例验证了该法的可行性.     

黄土湿载结构性本构模型的数值实现

在已提出的黄土湿载结构性本构模型的基础上,通过对天然黄土应力应变特性的数值模拟及数值模拟结果与黄土的试验结果对比,分析了结构性黄土的应力应变关系特征。研究结果表明:所提出的黄土湿载结构性本构模型在描述饱和重塑黄土的力学特性方面与修正剑桥模型具有相同的特性;模型仍然能够模拟具有不同含水率的重塑黄土的宏观力学反应;更重要是所建议的模型在模拟天然结构性黄土的力学特性方面,相对于剑桥模型及修正剑桥模型,具有明显的优势,更能对实验室所试验的天然结构性黄土的宏观力学特性给出准确的描述。通过黄土常规三轴实验室试测结果的对比分析,论证了所提出的黄土的湿载结构性本构模型的合理性和准确性。     

一种新的岩石损伤软化本构模型

结合岩石微元强度提出了损伤变量的新形式,据此建立了新的岩石损伤软化本构模型.根据岩石三轴试验,可确定该模型中表述损伤变量的双参数.算例表明,该岩石损伤本构模型能反映岩石应变软化性状.     

基于Alonso模型的非饱和土弹塑性本构方程推导

Alonso模型是目前应用最广泛的非饱和土弹塑性本构模型.首先简要介绍非饱和土Alonso模型的原理与发展;然后在饱和土剑桥本构关系的基础上,推导出一个基于Alonso模型的非饱和土应力应变增量方程的计算公式,该方程与饱和土的本构方程形式相同,且能够考虑净应力和吸力二者对土体硬化规律的影响,从而为非饱和土弹塑性计算提供一条途径.     

基于ＦＬＡＣ3Ｄ黄土的湿载结构性本构模型二次开发

结构性是黄土的典型特性。为了模拟黄土的结构性特性,将笔者所建立的黄土湿载结构性本构模型应用于工程实践,基于通用商业软件ＦＬＡＣ3Ｄ平台,运用Ｃ＋＋语言程序,在ＦＬＡＣ3Ｄ中通过ＵＤＭ进行了二次开发;并将黄土湿载结构性本构模型数值化,验证了数值开发程序的稳定性。结果证明,所建立的黄土湿载结构性本构模型参数稳定,通过ＵＤＭ进行二次开发嵌入ＦＬＡＣ3Ｄ可行。     

开挖卸荷土体本构模型研究方法

我国土木、水利、交通和矿山工程建设中广泛存在着由于开挖卸荷引起的土体位移及稳定问题,传统的极限平衡方法不能考虑土体应力应变关系和应力历史等因素,安全系数的计算与工程实际存在偏差。以变形量为失稳判据的有限元强度折减法,考虑了土体应力应变关系,一定程度上可以弥补传统方法的缺陷,但目前针对开挖卸荷应力路径条件下土体应力应变规律研究偏少,限制了有限元强度折减法的作用,导致开挖卸荷相关问题不能很好地解决。因此本文针对卸荷土体应力应变规律研究工作给出了相应的思路和方法:采用室内卸荷应力路径试验,寻找合适的土体卸荷本构模型,在探索采用常规试验获取模型计算参数的实用方法和取用原则的同时,对开挖土体应力变形进行分析,进而结合有限元轻度折减法对实际开挖工程进行有限元数值模拟,与现场监测结果相比较,对模型和参数确定方法进行修正。应用这种方法,可以得到反映开挖卸荷实际的土体本构模型及其参数确定方法。     

卵石土蠕变本构模型及其工程应用

卵石土是岩土工程建设中的常用材料,由于针对其流变力学特性的研究较少,导致无法评价该种材料的长期稳定性。采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的研究方法,针对卵石土开展了室内三轴蠕变试验,对卵石土蠕变的有关力学问题进行了探讨,分析了卵石土蠕变与时间、应力状态的关系,并提出了11参数卵石土蠕变的数学表达式及相应的参数指标。将该本构模型嵌入到ABAQUS软件中,计算了某大桥锚碇下覆地基的长期沉降变形。结果表明,提出的本构模型可以很好地描述卵石土的流变特性。与锚碇沉降变形监测结果相比,蠕变加速变形阶段的沉降计算结果偏大,蠕变稳定阶段的沉降计算结果偏小。研究结果可为卵石土的长期变形计算提供相关参考。     

广义位势理论本构模型的开发和验证

广义位势理论从数学原理出发,将主空间的应力应变关系转换成六维空间的应力应变关系,从而建立岩土材料的本构模型,具有明确的数学依据和更少的物理假设。然而,将广义位势理论的本构模型开发到大型数值分析软件,并在六维应力应变空间中进行数值计算和验证的工作尚不多。为此,介绍了广义位势理论的多重势面模型和二重势面模型,详细分析了2种模型用于数值计算的弹塑性矩阵,并以2个二重势面模型(不考虑剪胀性的类剑桥模型和考虑剪胀性的类剑桥模型)为例,在数值分析软件FLAC3D中实现2个模型的开发。将开发的本构模型在FLAC3D的六维应力应变空间中进行计算分析,通过对比数值计算结果和室内三轴试验成果,说明了广义位势理论的本构模型在六维应力应变空间的计算精度是较高的,从而验证了理论模型的科学性和开发软件的正确性。     

结构性粘土的流变模型

将结构性粘土看作由结构体和结构面双重介质组成，其流变分为滑移流变和损伤流变．在堆砌体模型的基础上，采用过应力理论，建立了结构性粘土的流变模型．其模拟计算结果与试验结果较为吻合．     

一个适用于深基坑开挖的三维各向异性模型

现场地基中的土体一般处于Ｋ0(土体静止侧压力系数)固结状态，基坑开挖时坑底土体在卸荷作用下有时会处于三轴拉伸状态。采用剑桥模型，因弹性区偏大，导致计算精度较差；采用关口—太田各向异性模型，实测资料表明预测的变形偏大，且屈服面上有奇异点。本文在修正剑桥模型基础上，提出了修正各向异性模型，然后利用变换应力法将修正各向异性模型从三轴试验的轴对称应力状态扩展至一般应力状态。新模型(三维各向异性模型)采用的SMP准则(松岗元“空间准滑面”准则)，与扩展Mises准则(米塞斯准则)相比，能较好地反映深基坑工程中坑底土体在三轴拉伸状态下的强度和变形特性以及土体的初始应力各向异性，预测的坑底隆起变形比较可靠。     

混凝土短期荷载下变形的一个本构模型

提出了一个混凝土一般应力状态下的变形模型。它建立在应变功硬化塑性增量流动理论的基础上，使用一个完整的二次型载荷函数，包含３个应力不变量，以模拟材料在拉、压应力偏量作用下的性质差异。为应用方便，文中详细列出数值计算步骤。     

一个加筋复合土体的本构关系

本文将加筋复合土体视为一种近视的横观各向同性体，引入摩擦等效附加应力的概念来模拟土与加筋体之间复杂的界面作用，充分考虑复合土体的各向异性以及土工合成材料的受力变形特点，得到一个加筋复合土体的本构关系，在不同的受力和变形条件下应采用不同的计算公式，本模型可用于加筋结构的研究分析之中。     

A novel 3-D model for the water cresting in horizontal wells

In the presence of bottom water, a drop in the reservoir pressure due to fluid production causes the aquifer water to expand and to flow into the reservoir. Therefore, hydrocarbon production from a well is limited by the critical flow rate. The main purpose of this study is to investigate the breakthrough time and the critical rate by using a novel 3-D horizontal well model. Based on the hypothesis that the horizontal well is located in any position of a circular reservoir with no-flow boundary on the top of the reservoir and constant pressure boundary at the bottom, the horizontal well has been regarded as an infinite conductivity line sink and then a 3-D steady-state flow model of the horizontal well is set up. A point sink pressure solution can be obtained with the Fourier transform. The result of the pressure distribution of the uniform flux horizontal well can be presented by means of the principle of superposition. According to the stable water cresting theory, this study confirms the stable height of water cresting and the critical rate. Meanwhile, it can re-confirm the breakthrough time at a specific rate. The output of a comparison between this 3-D model and the reservoir numerical simulator （Eclipse） shows the method presented here can be applied to investigate the behavior of a water cresting and to predict the breakthrough time at the bottom water driver reservoir.     

大型地下水电站厂房洞群三维地质力学模型试验

本文对拟建的超大型水电站地下厂房洞室群三维地质力学模型试验作了综合介绍，包括采用离散化多主应力面加载和控制系统，解决了复杂三维初始应力场的模拟难题；采用机械臂和步进微型掘进机技术、微型高精度位移量测技术、声波测试技术、光纤测量及内窥摄影技术等，解决了三维试验中的隐蔽开挖模拟及内部量测等关键技术问题。试验结果表明拟建水电站地下厂房洞室群的总体布置、洞型设计、洞室间距是合理的，推荐的支护方案对洞室整体性的加强有明显的作用，对设计方案起到有力的支持和验证作用。     

拟合曲线坐标下弯曲河段水流三维数学模型

在采用拟合曲线网络系统模拟天然河道边界基础上，建立了符合弯道(含急弯河道)水流特性的贴体坐标系下三维数学模型，并针对弯曲河段可能引起的回流及环流，引入双方程κε紊流模型精细模拟，经长江某急弯河段的实例计算，取得较为理想的效果。     

A NUMERICAL MODEL FOR 3-D FLOW IN OPEN CHANNELS

A 3-D model based on the Reynolds equations with closed k-ε turbulence model ispresented in this paper,which can be used to predict surface water flow in open channels.In-stead of the“rigid lid”approximation,the solution of the free surface equation is implemented inthe velocity-pressure iterative procedure on the basis of the conventional SIMPLE method.Thismodel was used to compute the flow in rectangular channels with trenches dredged across the bot-tom.The velocity,eddy viscosity coefficient,turbulent shear stress,turbulent kinetic energyand elevation of the free surface over the trenches dredged in the main channel,can be obtained.The computed results are in good agreement with existing experimentaing data.     

结构性土模型及固液耦合弹塑性损伤动力分析

提出了结构性土的次塑性扰动状态模型和异步交叉迭代显式差分有限元解法，利用弹塑性损伤比奥动力固结有限元计算程序，对一简单饱和砂土地基进行了固液耦合的弹塑性损伤动力反应计算。