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第一届全国岩土本构理论研讨会

第一届全国岩土本构理论研讨会

  • 召开年：2008
  • 召开地：北京
  • 出版时间： 2008-11-05

主办单位：中国力学学会;中国土木工程学会;北京航空航天大学

会议文集：第一届全国岩土本构理论研讨会论文集

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  • 摘要：本文通过室内动三轴试验,研究了KD固化剂改性滨海盐渍土作为高速公路路基填料的效果,详细分析了动荷载对于改性土的强度、动力特性和应力—应变关系随振动次数的变化规律。研究结果表明,在规定的地震与交通动载影响下,改性土的形态和力学性能均不会受到影响；破坏时的塑性变形规律与经典的幂率模型有很好的相关性；相同条件下,其动强度与静强度的比值小于一般粘土的动静强度比。研究证明,改性土有很好的强度和耐久性,作为高速公路路基填料安全可靠。
  • 摘要：本文系统论述了土的真三轴仪的四种类型,剖析了它们的优缺点及引起的原因。文章认为,两个方向刚性加荷一个方向柔性加荷的结构类型最好。其中,中主应力加力块使用竖向可压缩且横向为刚性的型式,最能保持各方向均可均匀受力变形。为此,研制了两种这种类型的真三轴仪,其中一种用压力室施加小主应力,另一种取消压力室,通过橡皮囊加小主应力,均取得好的效果。但由于中主应力加力块由金属片与橡皮相间复合而成,摩阻力较大,会影响强度试验结果,尚须进一步研制摩擦力较小的加力块。
  • 摘要：本文通过饱和软黏土不固结不排水循环扭剪与循环三轴试验,研究了不同应力状态下饱和软黏土循环强度与循环累积变形特性。首先通过分析两种试验确定的循环强度变化特点,阐明不固结不排水条件下,可以略去围压对饱和软黏土循环强度的影响,即饱和软黏土的不排水循环强度与土单元受到的平均应力无关。通过分析循环扭剪试验与循环三轴试验确定的循环强度之间关系,阐明可以使用Mises应力屈服准则描述一般应力状态下饱和软黏土的不排水循环强度特性。依据循环三轴试验结果建立了八面体循环累积剪应变随循环次数、八面体静剪应力比、八面体总剪应力比之间关系。利用此关系能够预测循环扭剪试验得到的八面体循环累积剪应变随循环次数变化曲线,这表明通过土动力试验建立起的饱和软黏土八面体累积剪应变发展变化模型可以描述一般应力状态下土单元的循环累积变形特性。
  • 摘要：本文给出了建立土体弹塑性本构模型的热力学方法的基本思路,它不仅具有紧凑的数学结构,而且能自动满足热力学定律,具有较严密的数学物理基础。在介绍与分析Collins的热力学土体模型的基础上,针对其硬化定律的不足,引入统一硬化参量对其进行改进,从而将该模型扩展为既能反映砂土剪胀等变形特性,又适用于粘土的统一热力学模型。编制了改进前、后的土体热力学模型的试验验证程序与有限元程序,通过对计算结果的对比分析,初步验证了模型的适应性与有效性。
  • 摘要：剪胀性是砂土本构模型一个关键问题，基于热力学定律得到的能量耗散方程,使得砂土的本构理论更加严谨。本文在热力学的基础上引入应力路径修正函数和基于相变线的状态参量,建立了一种砂土弹塑性本构模型。该模型能够描述砂土的剪胀特性,能够模拟排水和不排水情况下砂土的变形特性,即能反映松砂剪缩,密砂先剪缩后剪胀的特性。
  • 摘要：本文根据多应力路径条件下砂土应力-应变曲线的特点,对密实砂土变形和强度特征的应力路径效应进行了研究。在此基础上,提出以一种新的修正塑性功作为与应力路径不相关的硬化参数,并在非线性三要素模型的理论框架下,构建了可以考虑应力路径和加载速率的砂土弹粘塑性本构模型。该模型由三个分量E、P和V构成,分别由亚弹性模型、基于能量的非关联流动等向硬-软化塑性模型和速率相关的非线性枯性模型描述。将上述模型嵌入到有限元程序中,并对砂土排水平面应变压缩试验进行模拟计算,验证了模型的精确性。最后,将此有限元法成功地应用于条形基础下无加筋和加筋砂土地基的承载力模型试验的数值解析。
  • 摘要：本文介绍一个描述砂土流动的运动参数平均纯转动率即APR,并由其推导出另外两个张量：变形率张量 dij及一个将APR和自旋张量Wij统一起来的运动张量Wij。将上述两个运动张量与原有的统一双滑移塑性理论联合,得到一个新的描述砂土流动的双滑移转动率理论即DSR2理论，并用蒋明镜等编写的二维离散元程序对本理论进行试验验证。结果表明，本理论所预测的结果与实测值吻合良好。
  • 摘要：本文在边界面塑性理论的基础上,提出了一个可以描述循环荷载作用下饱和结构性软粘土力学特性的各向同性弹塑性模型。通过在本构方程中引入表征土体结构件损伤内变量的方法,将软粘土结构损伤与累积塑性应变的发展联系起来。同时,在映射准则的定义中采用映射中心可移动的方法,以反映土体在卸载再加载时的弹塑性。通过对典型结构性粘土循环三轴试验结果的模拟,初步验证了模型的合理性和有效性。
  • 摘要：本文从损伤是耗散能量的不可逆过程这一基本性质出发,将结构性土与对应重塑土在相同变形下的外力做功之差定义为损伤耗能,进而给出了结构性土体损伤变量的定义式。通过对已有试验数据的整理,得到了具有理论依据的损伤演化方程表达式，利用复合体损伤理论,建立了结构性土各向同性的损伤本构模型。
  • 摘要：本研究在250T的MTS815全数字型液压伺服试验系统上对岩石在不同围压条件下进行了受压试验，发现随着围压的增大,应力—应变全曲线的峰值应力与应变均有很大的提高,且峰值后岩石软化程度提高,但弹性模量基本不变。在此基础上,利用连续力学损伤理论和统计强度理论,基于岩石三轴应力应变试验曲线建立了反映岩石破裂全过程的统计损伤本构模型。在建立本构模型过程中,通过岩石破裂过程应力应变全曲线的几何边界条件,即利用应力应变曲线峰值点的峰值应力、峰值应变确定本构模型的参数表达式,并通过拟合确定围压与峰值应力、峰值应变的关系,确定围压与本构模型参数的关系,所得模型可以较好地反映三轴受压状态下岩石的应力-应变关系。
  • 摘要：相变,临界状态破坏和流动液化是颗粒材料常见的力学特性。虽然通常认为土体破坏时具有相同的内部结构,但是不排水试验结果却显示砂土破坏时的最终状态不一定落在通常定义的e-p平面的唯一临界状态线上。在不排水试验,尤其是三轴拉伸试验中,松砂通常会达到一种被称为流动液化的最终状态。此时土体平均正应力近似为零,强度也很低，液化时土体的e-p状态点不在通常定义的临界状态线上。rn 本文通过微观研究,说明了土体液化时的状态满足临界状态的宏观定,但不同于临界状态，解释了中密砂的相变、松砂的液化,以及同一土体在三轴压缩时会相变后到达临界状态,而在三轴拉伸时会流动液化等现象，讨论了材料组构的宏观定义及在加载过程中的演化。
  • 摘要：本文介绍了五个描述粘性土的时与间有关的应力-应变性状的弹粘塑性(EVP)模型,讨论了这些EVP模型的特点,相互关系以及应用，同时阐述了模型参数的确定方法。在此基础上,对典型粘土的时问有关的应力-应变关系的测量结果和模拟结果进行了对比和讨论。
  • 摘要：本文基于对应力主轴循环旋转条件下砂土的基本变形规律的认识,吸收和借鉴已有弹塑性本构模型研究成果中的合理概念和建模方法,建立了一个可合理考虑应力主轴循环旋转效应的砂土弹塑性本构模型,并对该模型在包含应力主轴旋转的复杂循环应力路径下的有效性进行了验证。数值模拟结果与试验结果的对比表明：该模型可较好地考虑应力主轴循环旋转效应,对不同条件下各应变分量及体应变的发展历程能够进行较为合理地模拟。
  • 摘要：本文采用大型三轴试验机,对粗粒料进行了常规三轴、等p和等应力比等不同应力路径的试验。通过对试验结果进行对比分析,研究了粗粒料在不同应力路径下的应力应变、变形和强度特性,并对粗粒料的卸载体缩现象进行了分析和探讨。结果表明,应力路径对粗粒料的应力应变和变形特性影响较大,而对强度特性影响较小；卸载体缩主要是由偏应力比 η 的变化所引起的,与应力路径关系很大。
  • 摘要：本文为研究土在非饱和增湿情况下的应力-应变和强度关系,提出将含水率引入清华模型的硬化参数中,建立了非饱和土的湿化和增湿的清华弹塑性模型。通过在干土中掺加冰屑的方法进行增湿试验,试验结果表明,该模型可以预测不同含水率的非饱和土的应力-变形和强度关系,试样从天然风干状态增湿到其他含水率的应力-应变全过程的计算结果也与试验结果相符合。将含水率直接引入弹塑性模型从而避开复杂的基质吸力,可能是非饱和土本构模型工程应用的一条简便途径。
  • 摘要：本文首先回顾了非饱和土本构模型研究的发展过程,然后介绍了作者等人近年来提出的能统一地模拟非饱和土的水力和力学性状耦合的弹塑性本构模型。非饱和土的水力性状的滞回性用假定存在饱和度的弹性区间的弹塑性过程来模拟，本模型不仅考虑了吸力对非饱和土的水力和力学性状的影响,还考虑了饱和度对应力应变关系的影响和变形对水分特征曲线的影响。用大量的非饱和土三轴试验结果验证了本构模型的性能,试验结果包括吸力控制和常含水量的等向压缩和三轴剪切试验。
  • 摘要：本文应用综合结构势思想,基于原状黄土、重塑黄土和饱和原状黄土的三轴剪切试验结果,建立了三轴应力条件下的结构性参数。通过结构性参数和抗剪强度之间的分析,揭示原状黄土强度与结构性之间具有密切联系,表明粘聚力随结构性参数的变化呈双曲线形态,而内摩擦角基本不变,从而在应力空间中建立和描述了结构性强度破坏面的变化规律。结构性越强,结构性强度线在子午平面内的纵轴截距约达,随着结构性衰减,结构性强度线的截距逐渐减小,结构完全破损时,粘聚力趋于零,与饱和正常固结土相似。应用修正剑桥模型的思想,考虑结构性强度线的变化及结构性土压缩变形特性,建立了原状黄土结构性屈服面方程，应用关联流动法则即可以建立原状黄土的结构性弹塑性本构模型。
  • 摘要：本文提出了一种对非饱和土本构模型的综合处理方法。该本构框架可以综合的描述非饱和土的弹塑性变形和毛细循环滞回,并提出了一个简化的可以模拟非饱和土的塑性变形和毛细循环滞回耦合的模型。试验表明，该模型可以模拟非饱和土的主要特性,可以描述含水量历史对材料弹塑性变形的影响。尽管模型是在各向同性荷载条件下推导的,该模型仍然可以很容易地推广到一般的应力条件。
  • 摘要：本文为解决《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p和q与εv和εs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p和增p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。
  • 摘要：软岩是一种特定环境下具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质,具有显著的应变软化特征。为了有效地描述软岩的软化特性,本文首先推导了以压为正统一强度理论表达式,该理论可以考虑材料拉压强度不等及中间主应力效应,适合岩土工程界以压为正的使用习惯以及岩土材料拉压强度不等的特性；其次推导了以压为正统一强度理论π平面的极限线；第三,基于推导的π平面的极限线,结合Yin-Graham模型,推导了软岩的三维统一弹粘塑性本构模型表达式。根据针对取自日本石川县能登半岛端部的硅藻质泥岩所进行的不同围压,不同加载速率条件下的应变控制式和应力控制式固结不排水三轴试验资料确定了模型参数,进行了弹粘塑性数值模拟分析,并与三轴试验结果进行了对比分析,结果表明本文建立的软岩三维统一弹粘塑性软化本构模型的数值模拟结果与试验结果非常接近,可以很好地模拟软岩的应变软化特征。
  • 摘要：本文通过一个简单摩擦体的应力循环做功过程,证明了Drucker塑性公设是不适用于岩土等摩擦类材料的，而以应变作为状态变量的伊留申公设则具有较大的适用范围。
  • 摘要：本文利用真三轴仪,对某粗粒土两种级配料进行了σ3不变,σ1、σ2等比例同时加载的等b试验和等p条件下b恒定的试验,研究了粗粒土的强度规律。将Mohr-Coulomb准则、Lade-Duncan准则、Matsuoka-Nakai准则和方开泽准则与粗粒土的真三轴试验结果进行比较,建议了一个破坏准则。用真三轴试验结果对本文破坏准则进行了验证,结果表明,本文建议的破坏准则比Lade-Duncan准则,Matsuoka-Nakai准则能更好地反映粗粒土的强度特性。
  • 摘要：传统的土的弹塑性模型都是基于应力空间建立,难以建立基于应变空间的应力应变关系。借鉴广义位势理论和多重势面模型,可以把目前大多数的弹塑性模型转换到应变空间。rn 本文讨论了本构模型之间的一致性关系，应变空间模型的研究有望为本构模型和数值计算提供新的视野。介绍了基于三轴试验曲线拟合的简化的多重势面模型,这种模型具有与目前土工数值计算中常用的邓肯-张模型和沈珠江模型完全相同的参数。
  • 摘要：岩土材料在三维应力条件下的强度特性非常复杂,本文将其分解为四个相互独立的方面,在两个正交的平面上分别研究,进而提出了广义非线性强度理论。该理论在主应力空间的偏平面上,破坏函数包含了从下限SMP曲线到上限Mises圆之间的所有区域,反映了材料强度特性的中主应力效应：在主应力空间的子午面上,破坏函数为幂函数曲线,反映了材料强度特性的内聚力效应、静水压力效应，共有四个材料参数,均具有明确的物理意义,并给出了参数的确定方法。通过与国内外学者已取得的土、岩石、混凝土材料的真三轴试验结果的比较,表明了广义非线性强度理论可用于多种岩土类材料,合理计算其多轴强度。基于广义非线性强度理论,提出了两种变换应力方法,一是把广义非线性强度理论变换为另一应力空间内扩展的Mises准则,进而将其简单地用于剑桥模型,不增加任何新的土性参数即将模型三维化；二是把广义非线性强度理论变换为另一应力空间内的Mohr-Coulomb准则,进而可将广义非线性强度理论以Mohr-Coulomb准则的形式应用。
  • 摘要：本文利用给土层施加反压的方法控制饱和砂土中的超孔隙水压力,以此模拟地震荷载导致饱和地层具有一定残余孔压时的弱化状态，进而对不同弱化状态饱和砂土与桩的相互作用进行模型试验,研究p-y关系随饱和砂土中残余孔压增加时的变化规律。结果表明,可以依据修正后的弱化饱和上层强度确定其水平极限抗力以及土层反力模量系数,进而采用双曲函数描述振动弱化饱和砂土p-y关系是可行的。
  • 摘要：海洋中波浪荷载在海床中引起的动应力的特点为主应力幅值不变,主应力轴连续旋转。为探寻不同频率波浪荷载作用下饱和粉土振动孔隙水压力发展规律,本试验选用长江入海口粉土作为研究对象,利用空心圆柱仪,进行了一系列模拟不同频率波浪荷载的循环轴扭耦合试验,研究了振动频率和偏应力比的变化对饱和粉土孔隙水压力发展的影响。试验结果表明,随着偏应力比的增大,饱和粉土达到液化所需的振动次数减小,孔隙水压力呈现“快～平稳～急剧”的增长模式。但振动频率对粉土孔压开展不具有单调影响,当振动频率f=0.05～0.2Hz时,饱和粉土达到液化时的振次随频率的增加而增加,当f=0.2～1.0Hz时,饱和粉土达到液化时的振次随频率的增加而减少。对不同振动频率下的振次～孔隙水压力关系曲线进行归一化处理,得到的曲线归一化程度较好。
  • 摘要：本文以CT-三轴为主要工具,系统研究了南阳靳岗村和陶岔渠坡的膨胀土、宁夏扬黄扶贫工程11号泵站Q3黄土和陕西蒲城电厂Q2黄土在多种应力路径、干湿循环、浸水膨胀、浸水湿陷过程中的细观结构演化特性,取得了大量CT图片和数据资料。研究结果表明：膨胀土和黄土的各种宏观力学反应与它们的细观结构变化及其CT数据是密切相关的,三者之间的关系是有规律的，依据CT数据,给出了膨胀土和黄土的结构性定义和结构损伤变量,建立了这两种土在多种工况下的结构损伤演化方程,提出了一种确定土的结构屈服应力的新方法。CT技术使土的细观结构研究达到了定量阶段,建立土的损伤演化方程和结构性本构模型有了实在的试验基础。研究还在膨胀土的裂隙萌生扩展、黄土湿陷中不同直径孔隙的变化等方面揭示了一些新认识。
  • 摘要：本文从研究方法上阐明了理性力学在研究流体-多孔介质力学模型方面的指导作用，分析比较了混合物理论与Biot理论的异同,指出了Biot理论的不足，预测了混合物理论在描述和揭示复杂的岩土力学问题与生物力学现象方面的应用前景。
  • 摘要：本文把内变量的概念与《混合物理论》和《非平衡态热力学和耗散结构》中有关质量、动量、能量和熵衡算方程相结合,利用Gibbs局部平衡原理。获得化学、扩散、热传导和内变量均存在时材料的熵流和熵产,在此基础上,把Ziegler所提出的能量耗散广义正交原理量从一般固体的粘弹性领域推广到多孔介质存在化学、扩散、热传导和力学现象相互作用领域,分别建立了包括化学、扩散方程、热传导和力学过程的单相多组分和(或)多相多组分两类介质模型的一般本构理论。本文能量耗散的本构关系取决于流空间物理量的变化,因此是与流变有关的广义粘弹性理论,但在其理论框架中,塑性流动现象可作为粘性的一种特例来处理,由此包含了经典的塑性流动理论。本文的本构关系理论可指导环境岩土工程和核废料处理岩土工程的建模工作。
  • 摘要：本文对统一硬化模型进行了阐述。统一硬化模型是在剑桥模型基础上建立起来的以变化应力方法和统一硬化参数为基本要素的弹塑性模型体系,采用基于SMP准则、Lade准则或广义非线性强度理论的变化应力方法实现了模型与强度准则的有机结合。应用统一硬化参数来描述土的剪缩、剪胀、硬化和软化、超固结性、各向异性、结构性、蠕变压缩、渐近状态等诸多特性。模型的参数较少、物理意义明确且可通过常规试验确定。它不仅对剑桥模型的进行了发展,而且也便于与现有的工程软件接轨,在工程中具有广阔的应用前景。
  • 摘要：强度准则是一个力学基础理论。本研究通过对比实验现象与强度理论,指出材料的破坏形式取决于应力条件与材料的性质,并讨论了强度准则需遵循的力学依据及其检验标准，分析了金属和岩土材料的强度准则,分别从能量和应力的角度推导了金属Mises准则,详细介绍了最近导出的岩土材料三剪能量屈服准则及其相应的Drucker-Prager准则,表明无论强度条件以何种形式表示,它们的实质与结果都是一致的,并对当前常用的各种准则进行了系统的对比研究。
  • 摘要：亚塑性理论是一个相对较新的本构模型框架，与弹塑性模型相比较,亚塑性模型放弃了预先定义的屈服面和塑性势概念，并且可用同一个方程描述材料加载和卸载时的力学响应,在数值实施中有一定的优越性。本文通过讨论亚塑性本构方程的一般特性,以及通过介绍模拟砂土的Gudehus-Bauer模型及其改进,表明了在亚塑性理论框架中可以建立起模拟粗粒土的高质量的本构模型。
  • 摘要：本文在软粘土扰动状态概念理论基础上,融入应力诱发各向异性特性,以此构建了考虑各向异性的软粘土扰动状态概念本构模型，通过三轴不排水剪切试验对模型进行了验证。本项研究为更进一步真实描述结构性软粘土应力应变特性,把握其变形规律本质,进行软粘土可靠变形预测和控制提供一种新途径。模型尝试运用物理意义明确、简便快捷、经济实用、连续无损的土电阻率结构测试法进行土扰动变量的表征和测定,从一定程度上克服了传统土扰动变量测试方法的弊端,较大提高模型工程应用的适用性。
  • 摘要：本文针对传统岩土材料损伤理论的不足与局限性,从研究饱和土的工程特点及损伤微观力学机理入手,将应力作用下的饱和土抽象为孔隙、损伤与未损伤三部分,以孔隙率反映加载过程中的体积变化,并通过对各部分应力应变关系的分析建立了适合于饱和土的固结排水损伤模型。采用统计损伤理论与Mohr-Coulomb强度准则,建立了模拟特定围压下饱和土固结排水统计损伤本构模型及其参数确定方法。在探讨模型参数与围压关系基础上,建立了该模型的合理修正方法,进而建立了考虑体积变化的饱和土固结排水统计损伤本构模型。理论与试验结果对比分析表明该模型能合理模拟饱和土固结排水加载阶段的应力应变关系.且能体现体积变化对饱和土变形的影响。
  • 摘要：本文指出，土力学的理论基础仍然很不完善,仍处于半理论、半经验的发展阶段,它还缺少统一的理论基础。连续孔隙介质土力学是以多相孔隙介质理论为基础描述自然界中土的行为的一门科学,它(或多相孔隙介质理论)可以作为土力学统一的理论基础。文章介绍了在以多相孔隙介质理论为基础建立土的本构方程中热力学和内变量理论的重要性,以及连续孔隙介质土力学的理论基础，讨论了多相孔隙介质理论的整体平衡方程的建立以及土力学中控制方程的选择和确定。针对非饱和土这一土力学中较复杂的问题,利用多相孔隙介质理论和热力学以及内变量理论,基于三种广义应力即非饱和土的有效应力、基质吸力和气相压力作为三个独立的应力状态变量,提出并详细的论证和推导了考虑气相的能量耗散和塑性体积变形的非饱和土弹塑性本构方程。
  • 摘要：土体在初始液化后仍然可能承受动荷载作用发生大变形。本文引入流体力学中的剪应变率和表观黏度的概念,对振动扭剪试验中饱和砂土液化后的流动特性进行了分析。分析中将砂土的状态分为零有效应力状态和非零有效应力状态。结果表明,砂土在零有效应力状态下表现出与静扭剪试验类似的“剪切稀化”非牛顿流体的特征,表观黏度随着剪应变率的增大而减小。加载周数对“剪切稀化”状态下的剪应变率幅值有影响,随着加载周数的增加,剪应变率幅值逐渐增大,而对流动曲线的形状没有影响。在非零有效应力状态下,砂土的表观黏度随应变的增大而增大,随孔压比的减小而增大,且所有的试验得到的表观黏度与孔压比具有一致关系。
  • 摘要：本文利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,对于饱和松砂进行了不同剪切应力变化模式的应力控制式单调剪切试验，以此讨论在复杂的固结条件及加载方式条件下饱和松砂的变形特性。试验研究表明：(1)在单调剪切荷载作用下,主应力方向对砂土的有效应力路径及应力-应变关系具有显著的影响,当大主应力方向在竖向附近时,松砂呈现出了硬化剪胀特征,而随着大主应力方向偏离竖向的角度增大,松砂表现出明显的应变软化等特征.与主应力方向效应相比,中主应力系数对剪切变形特性的影响并不显著；(2)结合近代土力学中变形稳定状态概念,利用依赖于状态的应力-剪胀方程,并将试验实测得到的应力比—应变关系作为基本物理关系,改进了弹塑性本构模型。验证及预测结果表明在适当选取参数的情况下,改进的本构模型能够较好地描述初始主应力方向对剪切特性的影响，且在较宽的固结压力和密度范围内,能够合理地预测砂土在不排水条件下的应力-应变关系。
  • 摘要：本文对广州南沙区域软土的结构性及不同应力路径试验结果进行了分析,比较了原状土与重塑士的压缩特性及不同应力路径下土的应力-应变关系特征，探讨了考虑土的结构性、不同加载方式对典型本构模型参数取值的影响,并进行了不同应力路径下应力应变关系的神经网络建模及验证。
  • 摘要：本文基于高填方路堤在移动荷载下动力特性分析,将路堤填筑体上产生的动应力简化成具有表征特性的简谐应力，通过求解微分方程建立了循环荷载下 Kelvin体的蠕变方程并对荷载参数对计算模型的影响进行了分析。结果表明：循环荷载下Kelvin体的蠕变与静载条件下的有相同时间变化趋势,与相同静载(与循环荷载最大应力相等)作用下对比,在初阶蠕变段和稳定蠕变段,动蠕变应变都小于静蠕变；加载频率越大,应变达到周期最大应变所需的时间越短,同时由计算可知频率越小,蠕变长期应变越大；蠕变长期应变是动载幅值系数的一阶线性函数,随着动载幅值系数的增大而增大,且递增速率随加载频率的增大而减小。此外,通过算例分析表明循环荷载下Kelvin体的蠕变模型适用于低频循环加载,而对于高频循环加载其适用性不强。
  • 摘要：饱和土有效应力原理是土力学中最重要和最基本的原理,它使土力学从一般力学中独立出来,成为一门独立的学科.但研究人员对非饱和土中有效应力原理是否存在提出了很多质疑。rn 本文首先综述了非饱和土有效应力的沿革,并就非饱和土有效应力的研究和发展中存在的问题进行了讨论。然后在我们另文给出的基于多相孔隙介质理论推导得到的变形功的表达式,提出了非饱和土广义有效应力原理。该原理认为,由非饱和土中的单应力变量的有效应力或双应力变量理论很难唯一地确定非饱和土的变形和强度。因此,广义有效应力原理实质上就是要综合考虑影响非饱和土变形和强度的三种广义应力以及与其对偶的变形,给出考虑因索更为全面、理论基础更为坚实的广义有效应力原理，为非饱和土基本性质的研究和本构方程的建立奠定了坚实而科学的理论基础.
  • 摘要：触变性是软土的力学特性之一,表现为软土在外力的干扰下,土的结构破坏,剪切强度剧烈降低。外力干扰停止后,随时间的增长,软土强度逐渐恢复。高灵敏性软土的触变性将导致土体强度在短时间内大幅度降低,甚至丧失,带来地基失稳、滑坡等灾难性后果,使地基产生较大的工后沉降。rn 本文基于多维虚内键(VMIB)模型研究了扰动形式和扰动时间对超灵敏土的触变性、触变破坏和强度恢复的影响,从软土内部微粒连结键刚度直接导出材料的宏观本构方程,通过在本构关系中嵌入了时间因素,研究触变后强度恢复特性。研究结果表明：对于超灵敏土,扰动时间和扰动形式是软土触变破坏的主要因素。
  • 摘要：一般重塑土体的变形常和孔隙水压的消散过程密切相关,天然未干扰结构性软土则表现出不同的特性。由于初始土体结构的存在,软土即使在空隙水压力变化不大的情况下也可能出现明显的沉降。这一现象最近在澳大利亚新南威尔士州柏理纳镇附近的一个试验性路基的监测中得到证实。rn 本文使用一个结构性土体模型和有限元模拟对初始结构对软土地基沉降的影响进行研究。该结构性土体模型基于各向同性/运动硬化和剑桥模型,使用多个屈服面来考虑土体中初始结构的弱化过程。我们开发了可自动调整步长的显式积分格式对其进行全耦合有限元实现,并使用通过常规试验得到的模型参数,对该试验性路摹的填方过程进行模拟,并和现场监测数据对比分析。结果表明,该结构性土体模型可以很好地预测出孔隙水消散过程中的沉降延迟,与现场检测基本吻合。
  • 摘要：本文探讨了粗粒土的应变软化特性,剪胀性以及颗粒破碎特性,提出了描述这些特性的相关公式,建立了粗粒土在有无临界状态线情况下的本构模型,并进行了数值模拟。由于这些模型理论隐含了应力和塑性应变率的共轴条件,它们在描述由主应力轴旋转所引起的非共轴性方面有待进一步发展。
  • 摘要：本文介绍了近年来在岩土力学中提出的各种损伤模型，阐述了复合损伤模型的基本公式的意义，指出了应用复合损伤模型建立本构关系的方法，讨论了应用损伤理论在研究应变软化和湿化变形时存在的问题。
  • 摘要：目前用于边坡稳定的数值分析中的边坡强度折减法通常是仅对强度参数进行折减,且采用的是理想弹塑性模型。该方法未充分考虑岩土破坏屈服前岩土的非线性,采用这种理想弹塑性模犁的强度折减法其计算的变形是偏小的,用于现场实测监控是不够的。rn 本文基于Duncan-Chang模型基础上,提出在弹性阶段也对弹性模量进行折减的变模量弹塑性模型强度折减法,可以获得更符合实际的变形场。通过与条形基础沉降的理论解和原位压板试验结果证实新方法的合理性,初步应用于边坡工程的变形计算,并希望由此进一步建立变形与安全系数的关系，以便于更合理进行现场的变形监控。同时,对于采用变形突变来确定安全系数,则理想弹塑性模型的强度折减法更明显一些,因此,建议采用理想弹塑性模型的强度折减法确定安全系数,而采用变模量弹塑性模型强度折减法确定变形。
  • 摘要：为了解膨胀土在增湿过程中膨胀变形的变化规律,本文在压缩仪上对膨胀土进行了增湿变形试验研究。试验结果表明,不同初始干密度的试样在自由浸水过程中,膨胀率随含水率累积增加量的变化规律符合双曲线规律,浸水变形稳定后,对其进行加压压缩,各试样膨胀率变化随着垂直压力的增大而减小,其膨胀率与压力的关系呈双曲线规律。同种试样在不同压力作用下分级浸水试验中含水率的累积增加量与膨胀率的变化规律基本符合二次曲线关系。不同起始干密度相同初始含水率的试样在压缩稳定后浸水膨胀试验中最大膨胀率与初始干密度呈线性变化规律。分析提出了侧限条件下膨胀土增湿变形计算模式,并进行了回判分析,其试验数据与计算数值吻合较好,并将计算模式用于宁夏某一渠道地基变形分析,结果基本符合实际。
  • 摘要：强度理论作为岩土工程设计准则,在岩土工程分析中有很重要的影响。采用不同强度理论的分析结果相差很大,说明强度理论在岩土工程分析中的重要性。不同强度理论所造成的不同结果的研究在理论上和工程实际中都具有十分重要的意义。rn 本文通过西安青龙寺原状黄土的强度理论的实验验证和黄土高路堤的安全系数分析,探讨了统一强度理论以及结构统一解中的统一强度理论参数b的选用。
  • 摘要：本文对优于g(θ)的变换应力三维化方法进行了阐述。本构模型的三维化对反映材料在三维应力状态下的力学特性有重要意义。在π平面上,各向同件的广义Mises三维化方法,不能反映应力洛德角对材料变形和强度的影响：各向异性的g(θ)等方法,不能合理反映应力水平(即摩擦发挥角)对变形和强度的影响,在K0条件下,屈服面出现严重的不连续现象。基于变换应力的三维化方法,可以针对不同的强度准则如Mohr-Coulomb、SMP、Lade等,三维化本构模型。变换应力三维化方法,同时考虑了应力洛德角和摩擦发挥角的影响,数学表达简洁合理,不增加模型参数,便于计算应用。

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