非饱和土化学-塑性耦合本构行为的数值模拟

基于Hueckel提出的饱和黏土化学-塑性本构模型和Gallipoli提出的非饱和土弹塑性本构模型,提出了一个新的非饱和多孔介质的化学-塑性本构模型,并建立了该模型的隐式积分算法,算法中考虑了化学软化和非饱和吸力的影响。在已有的非饱和多孔介质有限元分析程序平台上进行了程序研发,对孔隙水中化学污染物浓度变化对非饱和土力学行为的影响进行数值模拟,使所研制的程序能够进行岩土工程问题的化学-力学耦合非线性分析。     

非饱和土与特殊土力学及工程应用的研究进展

对非饱和土与特殊土力学及其工程应用的近期进展做了全面系统的总结,内容包括仪器研发、基本特性、理论模型和工程应用。文中对非饱和土的应力理论和本构模型及缓冲材料的热力学特性等前沿科学问题做了重点阐述。在非饱和土的基本问题研究进展方面,详细讨论了持水特性、水气运移特性、结构演化、强度特性、应力理论、本构模型和数值分析;在特殊土研究进展方面,涉及16类土,主要介绍了我国广泛分布的黄土和膨胀土及用于高放废物地质处置库的缓冲材料,对其土压力、增湿变形、蠕变特性、浸水试验、边坡、动力特性和地质灾害等有关问题作了详细讨论;在非饱和土与特殊土力学的应用方面,介绍了两方面的进展:理论成果的工程应用和实用技术的研发。文末对今后的研究工作提出了若干建议。     

非饱和土与特殊土力学及工程应用的研究进展

对非饱和土与特殊土力学及其工程应用的近期进展做了全面系统的总结,内容包括仪器研发、基本特性、理论模型和工程应用。文中对非饱和土的应力理论和本构模型及缓冲材料的热力学特性等前沿科学问题做了重点阐述。在非饱和土的基本问题研究进展方面,详细讨论了持水特性、水气运移特性、结构演化、强度特性、应力理论、本构模型和数值分析;在特殊土研究进展方面,涉及16类土,主要介绍了我国广泛分布的黄土和膨胀土及用于高放废物地质处置库的缓冲材料,对其土压力、增湿变形、蠕变特性、浸水试验、边坡、动力特性和地质灾害等有关问题作了详细讨论;在非饱和土与特殊土力学的应用方面,介绍了两方面的进展:理论成果的工程应用和实用技术的研发。文末对今后的研究工作提出了若干建议。     

土动力学与岩土地震工程研究进展

指出了土动力学与岩土地震工程领域课题的特点与研究方法,并从土的动力特性与本构理论、动荷载作用下饱和土的液化、岩土体的地震变形与稳定性分析、土与结构动力相互作用、数值分析方法、物理模型试验与技术6个方面评述了国内外研究进展与发展趋势,建议了应着重研究的学科前沿与关键科学问题,希望能对今后的科研工作有一定的启迪作用     

“第二届全国非饱和土与特殊土力学及工程学术研讨会”在兰州召开

<正>由中国土木工程学会土力学及岩土工程分会非饱和土与特殊土专业委员会主办、兰州理工大学等单位承办的"第二届全国非饱和土与特殊土力学及工程学术研讨会"于2017年7月24~26日在兰州召开,来自全国的118个单位的610多名代表出席了会议,兰州理工大学副校长俞树荣教授、中国土木工程学会土力学及岩土工程分会副理事长谢永利教授、中国力学学会理事孔令伟研究员和非饱和土与特殊土专委会主任委员陈正汉教授在开幕式上致辞。     

第1届全国非饱和土与特殊土力学及工程学术研讨会(第1号通知)(2013年10月12-13日,重庆)

主办单位:中国土木工程学会土力学及岩土工程分会非饱和土与特殊土专业委员会承办单位:中国人民解放军后勤工程学院协办单位:重庆交通大学兰州理工大学机械工业勘察设计研究院西安理工大学     

岩土工程试验研究中的若干新进展

介绍了在非饱和土、数值分析、测试技术和土工合成材料工程应用方面的成就。关于非饱和土方面,指出了加强非饱和土基本试验研究工作的紧迫性;关于数值分析方面,认为流形元法为连续和非连续变形的力学分析提供了一个统一的方法,应加强在岩体力学和土力学中的开发与应用;关于岩土力学的测试技术,需密切注意近年高新技术在岩土领域的引进和推广;对于土工合成材料,应加强机制的研究,注意在应用中掌握有关原理,最后对岩土工程研究中当前存在的问题和今后发展作了简单的评述     

非饱和土力学中几个基本问题的探讨

近些年非饱和土力学的研究非常活跃,但对一些基本问题的认识并不一致,有时甚至概念混淆。针对非饱和土力学的几个基本问题：非饱和土状态变量的选择、非饱和土有效应力变量的选择、吸力概念的界定和轴平移技术的局限性、非饱和土的结构的表征方法等问题进行了分析和探讨。其中非饱和土状态变量和有效应力的选择对于非饱和土力学的理论和相应本构模型的建立具有重要影响,因此,首先深入讨论了这一问题,概括论述了非饱和土有效应力的演变并深入探讨了目前各种形式有效应力的优缺点。其次,指出由于受负压孔隙水气化（液-气相变化）的影响,在实际场地中大于某一界限值的基质吸力是不存在的;目前被广泛使用的轴平移试验技术却掩盖了这一情况,而基于此所建立的非饱和土强度和变形理论的适用性需要进一步的研究和论证。再次,指出非饱和土的结构除了包括组构和颗粒之间作用力的综合效应外,还建议增加孔隙水和孔隙气的分布以及各相之间的相互作用和物理-化学作用。最后对一些容易混淆的概念进行了梳理。其目的是希望国内同行在今后的研究中对这些问题加以关注,并建立正确的认识,促进非饱和土力学沿着正确的方向发展。     

非饱和土的本构模型研究

引用平均土骨架应力的概念,研究推导出非饱和土的刚度参数随吸力变化而变化的关系式,进而推导得到用平均土骨架应力表述的非饱和土LC屈服面函数以及硬化规律。从土力学原理推导,得到土样由于在净应力和吸力作用下产生体积变形引起土样饱和度变化的关系式。由平均土骨架应力推广,得到三轴应力状态的椭圆屈服函数,这一非饱和土本构模型的优点在于考虑了应力作用后土样饱和度的变化,通过对已有试验数据的初步验证,表明提出的非饱和土本构模型的合理性和适用性。     

非饱和土中的流-固耦合研究

概述了非饱和土变形．渗流相互作用的多相流一固耦合理论的研究进展。重点讨论了在理论研究和实际应用方面所存在的几个主要问题，其中包括理论控制方程组描述、土．水特征曲线、固体骨架的弹塑性本构模型以及各种数值算法等研究。另外，就该理论在降雨入渗滑坡、土体的蒸发固结效应等问题的应用进行了简单的讨论，并指出了目前应用的热点和新的研究领域。研究结果表明，进一步发展非饱和土流．固耦合理论对解决非饱和士力学和环境地质灾害的工程问题有着重要的意义。     

成层非饱和土渗流的耦合解析解

成层土在工程中很常见,研究降雨过程中成层非饱和土的渗流-变形耦合对非饱和土土力学的发展具有重要的意义。由流体质量守恒,Darcy定律和Lloret等的非饱和土本构模型可得成层非饱和土渗流-变形耦合的控制方程。采用Gardner的非饱和土的渗透系数公式以及Boltzman模型,基于Laplace变换得到耦合方程的解析解。解析及其参数分析表明,渗流和变形耦合是具有时间效应的。与吸力变化相关的土的模量F,对成层土的孔隙水压力分布有明显影响。两层土的F差异越大,孔隙水压力消散得越慢,耦合效应越不显著。增大表层土的F值有利于降低耦合效应。成层土饱和体积含水率变化对吸力变化产生有限的影响     

浅析环境岩土工程问题及预防措施

环境岩土工程问题是面对环境破环时出现的,在第九届国际土力学会议上首次提出,并逐渐被各国接受和完善。近几年来我国工业、建筑业飞速发展,开始对环境岩土工程问题有了更多的关注。本文从地下开挖、建(构)筑物承载、大型基础设施建设、地下水、固体废弃物等几个方面论述了环境岩土工程问题及防治措施。     

Work and energy equations and the principle of generalized effective stress for unsaturated soils

The effective stress principle has been efficiently applied to saturated soils in the soil mechanics and geotechnical engineering practice; however, its applicability to unsaturated soils is still under debate. The appropriate selection of stress state variables is essential for the construction of constitutive models for unsaturated soils. Owing to the complexity of unsaturated soils, it is difficult to determine the deformation and strength behaviors of unsaturated soils uniquely with the previous single‐effective‐stress variable theory and two‐effective‐stress‐variable theory in all the situations. In this paper, based on the porous media theory, the specific expression of work is proposed, and the effective stress of unsaturated soils conjugated with the displacement of the soil skeleton is further derived. In the derived work and energy balance equations, the energy dissipation in unsaturated soils is taken into account. According to the derived work and energy balance equations, all of the three generalized stresses and the conjugated strains have effects on the deformation of unsaturated soils. For considering these effects, a principle of generalized effective stress to describe the behaviors of unsaturated soils is proposed. The proposed principle of generalized effective stress may reduce to the previous effective stress theory of single‐stress variable or the two‐stress variables under certain conditions. This principle provides a helpful reference for the development of constitutive models for unsaturated soils. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Implementation of a hydromechanical elastoplastic constitutive model for fully coupled dynamic analysis of unsaturated soils and its validation using centrifuge test results

Prediction of unsaturated soil behavior during earthquake loading has received increasing attention in geotechnical engineering research and practice in recent years. Development of a fully coupled analysis procedure incorporating a coupled hydromechanical elastoplastic constitutive model for dynamic analysis of unsaturated soils has, however, been limited. This paper presents the implementation of a coupled hydromechanical elastoplastic constitutive model into a fully coupled dynamic analysis procedure and its validation using a centrifuge test. First, the fully coupled finite element equations governing the dynamic behavior of unsaturated soils with the solid skeleton displacement, pore water pressure, and pore air pressure as nodal unknowns are briefly presented. The closest point projection method is then utilized to implement the coupled hydromechanical elastoplastic constitutive model into the finite element equations. The constitutive model includes hysteresis in soil–water characteristic curves, cyclic elastoplasticity of the solid skeleton, and the coupling mechanisms between the SWCCs and the solid skeleton. Finally, the analysis procedure is validated using the results from a dynamic centrifuge test on an embankment constructed of compacted unsaturated silt subjected to base shaking. Reasonable comparisons between the predicted and measured accelerations, settlements, and deformed shapes are obtained.

     

冻土静力学室内试验研究进展

冻土力学是冻土工程学的理论基础,以解决冻土工程问题为归宿。冻土力学分为冻土静力学和冻土动力学两个方面,而冻土静力学是冻土力学的重要部分。为此,对常规冻土静力学室内试验的研究进展进行了总结,系统地阐述了其在冻土的强度特性、变形特性及理论模型等方面所取得的重要研究成果,并指出研究中存在的一些不足之处。最后结合冻土静力学研究的特点及实际冻土工程建设的需要,对冻土静力学研究的未来发展进行了展望。     

土力学的现状及其数值分析方法中某些问题的讨论

概括性地论述了土力学目前的状况,指出土力学仍然处于半理论、半经验的发展水平。论述了土力学数值分析方法在工程应用中存在的问题,并对如何正确地使用土力学的数值分析方法和改变土力学数值分析在工程应用中的不利状况进行了讨论。另外,就如何改善这种状况提出了一些措施。从这些讨论可以得到以下结论,土力学还处于发展的初期阶段,随着土力学的理论及其数值分析方法的不断发展,以及其使用经验的不断积累,计算土力学在工程实践中将会得到越来越多的应用,它必将成为岩土工程分析中的有力工具。     

基于Hardin曲线的土体边界面本构模型在ADINA软件中的实现

为了提出一种适合于岩土地震数值模拟的土体本构模型,基于土体动应力-应变关系的Hardin曲线及其在非等幅往返荷载下的Pyke修正,采用von Mises准则在偏应力平面上构造边界面,以反向加载点和当前应力点的连线在边界面上投影的比例作为硬化参数,推导了塑性硬化模量并给出该边界面本构的具体增量表述。在有限元软件ADINA中通过自定义材料的二次开发实现了该本构模型,并利用动三轴试验对该本构模型进行了验证。数值模拟与试验结果的对比表明,本构模型能如实反映土体的应力-应变关系。针对实际工程场地的地震反应,应用边界面本构模型在ADINA中进行了二维数值模拟,与SHAKE91的计算结果进行了对比,说明了该本构模型应用于岩土地震工程问题的合理性。