改进切线模量的非线性弹性模型

为了更好的反映基坑开挖后土体的变形非线性特性,采用幂函数描述土体剪切过程中切线模量随主应力差值增大而衰减的过程。积分得到主应力差值和应变的数学表达式,其反映的数学规律符合一般土力学模型的要求。对应于不同的幂指数,该表达式可以很好拟合三轴试验应力-应变曲线。基于Duncan-Chang模型参数确定的方法,提出了本文模型参数的确定方法。在通用有限元软件基础上二次开发了模型的计算程序。应用于某基坑变形的计算结果表明,本文提出的模型比Duncan-Chang模型能更好的预测围护结构的变形。     

非线性弹性模型的改进

本文在邓肯-张模型进行深入探讨的基础上,提出了切线模量实质物理意义是剪切模量的观点,并分别采用应力法和应变法推导了剪切模量和体积模量(或变形模量)公式,还进行了考虑Biot固结非线性弹性油罐地基有限元实例分析。对不同的变形模量计算方法进行了比较,提出了改进的非线性弹性模型。     

负乘幂本构模型的切线模量

邓肯-张模型假设土体应力-应变关系符合双曲线关系,而且假定相关参数与围压的关系也是某种固定关系,这样的做法不仅违反了土体性质多样的现实,也容易造成模型与试验结果不符,引起误差。为此,提出了通过常用软件试算获取参数及直接寻求参数与围压最佳关系函数的思想,改变了参数与围压只有一种固定关系的思路。在邓肯-张模型基础上提出了负乘幂本构模型,它能够通过调整一个参数实现曲线形式的变化,从而体现出土体应力-应变关系的多样性;负乘幂模型采用前面提及的思想来获取参数,经过推导得到了该模型的切线模量公式。通过比较,证明负乘幂模型能够更好地与试验曲线吻合。     

地基非线性沉降计算原状土切线模量法的推广和应用

根据原状地基的载荷试验曲线,对于试验曲线为任意形式的情况下,提出了直接应用实测压板试验的P-S曲线,依据应力水平确定原状土切线模量的一般方法,建立了应力水平与原状土切线模量的关系。用该切线模量对地基沉降进行分层总和法计算,反映了原状地基土的特点和土的非线性,可以用于较准确地进行地基的沉降计算,且可以计算地基的非线性沉降过程,同时可以克服原切线模量法中假设压板试验曲线为双曲线方程的限制,使原状土切线模量法能应用于更广的范围。通过实例说明了方法的可行性     

黏性土非线性弹性K-G模型的一种改进方法

为解决《土工试验规程》建议的K-G模型未考虑土体剪缩性问题并保持其简单性,在其基础上增加了一个剪缩模量,建议了一个3模量7参数K-G-D模型,给出了用 和 与 和 表示的完整的增量应力应变关系式;通过正常固结黏土的各向等压固结试验和等平均正应力的三轴压缩排水试验标定了模型参数;进行了黏土的常规三轴压缩排水试验,利用模型参数预测了相应路径下土样的体积与轴向变形,经与实测值对比,预测结果较好。该模型可考虑土体压硬性、剪缩性、应变强化特性,能较完善地描述欠固结和正常固结土及松砂和中密砂在等 和增 路径下的变形特性;模型并未在规程模型的基础上增加试验工作,且概念清晰、形式简单、便于实际应用。     

用双曲线切线模量方程计算地基非线性沉降

提出了一种利用原位试验成果求解非均质非线弹性地基最终沉降的新方法。对分层原状土载荷试验或螺旋板试验成果进行双曲线拟合,建立分层原状土切线模量与竖向附加应力的关系方程;在沉降计算公式中引入附加应力修正系数,以考虑基础埋深、地基非均质非线性特征等因素对应力分布的影响;利用双曲线切线模量方程及附加应力弹性解,可准确求解地基的总沉降。通过对几个压板载荷试验成果的拟合分析,得出了各土类的双曲线切线模量方程,用于求解地基在各级荷载下的沉降。计算结果表明,计算值与实测值吻合得很好。该方法原理简单、参数可靠、结果准确,为地基沉降计算开辟了一条新途径。     

高应力下砾质心墙料切线模量研究

使用高压大型三轴仪,对某300 m级土石坝的砾质土心墙料进行了最高围压5 MPa的三轴试验。试验结果表明砾质土的应力-应变关系符合双曲线关系,抗剪强度包络线呈非线性。根据参数的物理意义,初始模量Ei应在尽可能小的应变范围内取值,最大主应力差 应在大应变范围内取值,且实际工程的应变在1 %左右,建议在?a= 0 %～3 %下取Ei值,在?a = 5 %～15 %下取 值,数据拟合表明建议取值法比传统取值法拟合度高。由于试验的围压范围较大,提出把围压分0.2～1.0 MPa,1.5～3.0 MPa,3.5～5.0 MPa三段分别取切线模量,通过回归证明拟合较好。     

修正割线模量法与邓肯切线模量法的对比分析

本文提出了用非线性增量分析双曲线应力-应变关系中的修正割线模量公式,并应用这一方法对湖北某一土坝进行了分析计算,同时也采用了邓肯-张公式中的切线模量进行了对比分析.本文所提出的修正剖线模量公式避免了在使用邓肯-张公式时确定初始模量的困难和试验工作.在应用邓肯-张公式确定初始模量时,当最小主应力很小时应用了先期固结压力的概念.对比计算结果表明,邓肯-张公式的计算受初始模量影响较大,而修正割线模量的计算则不受此影响,并较接近实测情况.     

堆石料等应力比路径四模量增量非线性模型

已有研究表明,土石坝内堆石料在施工填筑期的应力路径可近似为主应力比为常数的路径。根据大型三轴仪上进行的两种应力路径排水试验,即等向压缩的固结试验和等应力比值的剪切试验,提出了一个四模量增量非线性模型。模型除给出了堆石料体积模量K和剪切模量G的表达式外,对剪应力产生的体积应变和平均主应力产生的剪切应变也分别采用了交叉模量J1、J2表达。通过与试验数据的对比表明,四模量增量非线性模型能够较好地预测堆石料在等应力比路径下的应力-应变关系。     

考虑主应力方向的土体非线性弹性模型

剪正应力比综合反映了摩擦材料的变形与破坏特性。通过分析主应力的大小与方向变化所引起的剪正应力比,结合剪正应力比-剪应变分量的双曲线关系,提出了一种能考虑主应力方向的土体非线性弹性本构模型。考虑到土体初始剪切模量、各向异性峰值强度与应力历史、加载方向密切相关,给出了模型参数的取值方法,进而得到了分量形式的应力-剪应变关系。分别采用应力路径三轴试验、纯主应力轴旋转试验以及主应力方向固定的剪切试验验证了模型的合理性。预测结果与试验结果对比表明,提出的非线性弹性模型能较好地描述复杂应力路径下土体变形特性。     

引入非线性瞬时弹性模量的软土流变模型

软土是一种非线性流变物质,但现行流变模型却忽略了加载瞬时的非线性变形;软土流变试验参数是数学模型参数而非物理模型参数,一个土样一般只对应一种材料参数,但现行流变模型的模型参数常随着荷载变化,且变化无规律,离散性大。基于以有机质为流变相物质的人工土试样室内一维压缩蠕变试验,建立了各级荷载作用下具有相同模型参数的7组件流变模型,用非线性弹簧H描述软土加载瞬时弹塑性变形、并联的三元件组件模拟软土随时间变化的黏弹塑变形。结果表明：引入三次非线性瞬时弹性模量的7组件流变模型能够较准确地反映软土的流变特性。     

DUT-1合成模型冰的弯曲强度和弹性模量实验分析

依据渤海海冰物理和力学特征值和国内水池实验室能力,以1:10～1:30比尺要求,发展了DUT-1合成模型冰.文中简介该模型冰的理想参数、成分和制备过程.就其弯曲强度和弹性模量进行系统的实验分析.通过500多次弯曲实验,获得该模型冰在不同加载速度下的破坏方式,各向同性证据和弯曲强度为35～65kPa和弹性模量平均53MPa的结果.并且得到弯曲强度和弹性模量在实测湿密度范围内呈递增关系,浸水模型冰性能稳定时间超过4h,弹性模量与弯曲强度之比82%超过2000.     

塑性混凝土弹性模量室内试验研究

通过4种变形标距的弹性模量试验,研究了塑性混凝土弹性模量的合适测试方法。塑性混凝土棱柱体试件设置300mm、200mm、150mm和100mm共4种测试标距,其中300mm标距下的力和位移数据采用计算机自动采集,其余标距采用人工读数。结果表明,利用自动采集数据模式测得塑性混凝土弹性模量值最稳定,且其值远远小于人工读数模式下的值;一般而言,测试标距小,弹性模量值大,全长标距下弹性模量值最小;利用自动采集数据模式下得到单轴压缩应力应变曲线具有典型初始压缩弯曲段、较长的下降段,而人工读数下几乎不能测出初始压缩弯曲段,而主要表现为较长直线上升段。分析了塑性混凝土利用普通混凝土弹性模量计算公式的不足,提出利用其单轴峰值强度的0.3倍、0.7倍对应的点计算其弹性模量。同时提出室内测试塑性混凝土弹性模量试验时不需预压。     

卵石土等效弹性模量理论预测模型初探

卵石土是由卵石和土组成的、处于土和岩体之间的天然地质体,但其宏观力学特性完全不同于土和岩体。通过对成都地铁1号线隧道掘进机（TBM）施工现场调查可知,卵石地层可导致TBM刀具过量磨损、刀盘堵塞等非正常损坏,极大地影响了TBM施工效率,是TBM掘进极其不利的一种典型混合工作面。主要研究卵石土变形性能,建立在均匀应变基础上,假设卵石为理想圆形或椭圆形,从理论上得到卵石土等效弹性模量的解析预测公式。并通过数值试验验证了理论预测模型的有效性。结果表明,此模型预测结果与试验数据比较接近,可用来初步判断卵石地层等效弹性模量,有助于理解并提高该地层中的TBM掘进效率。     

岩石类材料拉伸弹性模量测量方法的对比研究

研究表明岩石材料在拉应力、压应力条件下具有不同的力学行为,因此,岩石材料存在两种弹性模量,分别为拉伸弹性模量和压缩弹性模量。为了甄别出直梁弯折试验和巴西劈裂试验哪一种更加适合测试岩石材料的拉伸弹性模量,以大理岩、花岗岩和砂岩为典型的岩石类型,开展了一系列的单轴压缩、直接拉伸、三点弯折和巴西劈裂试验,测试了岩石材料的拉伸弹性模量;并对测试结果的可靠性、准确性开展了系统的对比研究。最终发现,巴西劈裂试验因为较好的测量精度、制样简便、试验操作简单等因素,可以成为测量岩石材料拉伸弹性模量的推荐方法。