由剪胀方程建立弹塑性模型

由土体剪胀方程建立弹塑性模型,所用势函数、硬化参数均与剪胀方程选择有关,此模型能反映砂土剪胀性和抗剪强度随围压、初始密实度的变化情况。模型的建立过程为揭示土体的复杂变形特性提供了一种思路。     

基于非线性泊松比修正的邓肯-张E-v模型及应用研究

针对邓肯-张E-ν模型在低应力状态下粗颗粒土体变特性描述不足的问题,分析高速铁路B组粗颗粒土填料大型三轴试验得到轴向应变与横向应变的变化特征,提出基于二次函数的非线性泊松比公式。将非线性泊松比代替邓肯-张E-ν模型切线泊松比,建立基于非线性泊松比修正的邓肯-张E-ν模型。采用中点增量法和Abaqus二次开发平台,编写修正邓肯-张模型的用户子程序(UMAT)。通过粗粒土三轴试验的数值模拟,对修正邓肯-张模型程序的可行性进行应用研究。研究结果表明:基于非线性泊松比修正的邓肯-张模型的轴向应变-体积应变计算结果与实验实测结果一致,可真实反映粗粒土填料的轴向应变-体积应变趋势。     

考虑开挖面空间效应的隧道支护设计新方法

隧道开挖面的空间效应对选择合理的支护时机十分重要。本文利用位移释放系数来确定隧道前期变形,提出了考虑开挖面空间效应的隧道支护设计新方法,给出了其具体应用步骤,并得出因素影响特性。研究结果表明:中间主应力、围岩剪胀特性及不同施作距离对支护的起始作用位置及围岩稳定变形均有显著影响,但支护压力间的差异却相对较小,因而隧道支护设计既要依据支护压力,还要保证对围岩变形的有效限制作用。     

非饱和砂土−混凝土界面剪切强度试验研究

土-结构界面的剪切强度是分析土与结构相互作用的重要参数.通过GCTS压力板仪测定砂土SWCC曲线,用Geotest摩擦-剪切仪开展非饱和砂土与不同粗糙度混凝土界面的32组大型直剪试验,探讨基质吸力及界面粗糙度对界面剪切强度和剪胀性状的影响.试验结果表明:基质吸力和净法向应力对非饱和砂土-混凝土界面的硬化、软化以及剪胀特...     

考虑土体剪胀性的富水盾构隧道掌子面支护反力非线性上限解

考虑土体剪胀性和孔隙水效应,在非线性破坏准则下研究盾构隧道掌子面的稳定性。利用极限分析上限法构建盾构隧道掌子面的对数螺旋曲线破坏机构,根据虚功率原理推导掌子面支护反力的解析解,利用序列规划算法得到了支护反力的最优解。研究结果表明,假定土体服从相关联流动法则,会明显低估支护反力,相对误差可达到29%。不考虑孔隙水效应,会显著低估支护反力,相对误差可达到56%。此外,土体剪胀系数以及孔隙水压力系数对掌子面的破坏范围也有显著影响。建议在计算盾构掘进推力时,应该考虑土体的剪胀性、破坏准则的非线性以及孔隙水效应,否则会造成结果严重偏小而导致掌子面发生坍塌破坏。     

早期受扰混凝土受硫酸盐侵蚀后的受荷损伤模型

基于损伤力学原理,考虑初凝至终凝期间早期扰动和硫酸盐侵蚀对混凝土造成的损伤,推导混凝土受压状态下的损伤演化方程和本构方程。通过侵蚀后的早期不同时刻受扰混凝土试件的抗压强度试验及声发射采集结果分析,研究早期扰动对受侵蚀混凝土的应力和弹性模量的影响,并建立早期受扰混凝土受硫酸盐侵蚀后的受荷损伤模型。结果表明:早期扰动会导致混凝土的峰值应力和弹性模量降低,在初凝至终凝中间时刻受扰混凝土的峰值应力和弹性模量降低幅度最大,分别降低了36.1%和34.5%;损伤演化方程和本构方程的拟合结果与试验值的相关系数均在0.98以上;与未受扰混凝土相比,受扰侵蚀混凝土受荷初期压密阶段更长,在初凝至终凝中间时刻受扰的混凝土在相对应力达到70%之前几乎都处于初始压密阶段。     

考虑K0固结或渗流与变形耦合的软土基坑工程二维数值模拟

在大型有限元通用软件ABAQUS的平台上进行了邓肯-张模型用户材料子程序的开发,首先采用平面应变单元、二维梁单元和二维桁架单元考虑接触相互作用的耦合有限元法,时福州市一典型软土基坑工程按实际分步开挖和支护过程进行了二维数值模拟"目标试验".模拟过程中土体分别采用了K<,0>固结和正常固结试样的邓肯-张模型及莫尔-库仑理...     

考虑峰后效应的围岩特征曲线

运用UDEC离散元程序对直剪试验进行数值模拟,结果表明该方法可以有效模拟岩石峰后剪胀效应.运用理论分析和数值模拟试验的方法,对某一在建四线铁路车站隧道的全过程围岩特征曲线进行研究.研究结果表明:提出的"统一围岩特征曲线"考虑了弹塑性介质向松弛介质的过渡,运用了弹甥性支护理论、松动圈支护理论和普氏理论,反映了形变压力到松弛压力的转变,体现了不同阶段存在着不同性质的支护荷载;在岩石峰后区应使用可伸缩性支护或多次支护;盲目加大支护刚度反而会使支护承担较大的碎胀力.     

砂土液化本构模型的试验研究

针对饱和砂土在动力作用下液化既有计算模型存在的问题,在汉丁-顿伊维奇(Handin-Drnevich)模型基础上,根据瞬态极限平衡理论的基本假设,按照应力状态不能逾越破坏条件等基本原则,借鉴增量非线性模型的计算思路,综合散粒体模型的优点,将整个振动液化过程划分成多个区域,并考虑液化过程中的剪胀、剪缩、刚度衰化和卸荷体缩等现象,推导出新的本构计算模型。该模型的参数少,且具有明确的物理意义,能够量化。通过室内动三轴试验对模型进行了验证。对比分析试验结果与计算结果可知,两者在孔隙水压力、应变发展初期是一致的,后期是有差异的;在应力路径方面两者的极限状态面几乎是一致的。因此,该模型可以较为完善地反映砂土液化过程中出现的各种现象。     

福州某软土地区深基坑开挖对周围建筑物影响的三维有限元分析

运用ABAQUS软件和二次开发的非线性弹性邓肯-张模型按照三维实体单元、壳单元、梁单元考虑接触相互作用的耦合有限元法,建立福州一典型软土基坑工程整体三维有限元分析模型,采用室内K0固结试样的邓肯-张参数,按总应力分析法对基坑开挖施工过程进行了数值模拟,研究结果表明:基坑的空间效应明显,较之规范建议"m"法,与现场实测值吻合良好。在此基础上,将基坑开挖施工可能影响到的周边建(构)筑物体现于模型中,则可较好地揭示基坑开挖可能对其造成的影响,为保护周边建(构)筑物的支护方案设计提供理论依据。