红板岩材料隐式本构模型的建立及其应用研究

针对红板岩材料在岩土工程中所表现的大量模糊的和不确定的因素等特点,基于人工神经网络的学习能力,借助于室内岩石力学试验,进行了对该材料的力学本构特性进行了神经网络模拟研究,提出了隐式本构模型的思想和方法,并通过该方法对该岩石的流变试验结果进行学习,获得了以网络权值结构保存的力学特性知识,由此得到了表征红板岩应力应变本构关系的隐式本构模型。应用结果表明,该方法对岩土类材料本构关系的模拟研究具有很好的应用前景。     

一种新的本构理论及其在基桩分析中的应用

首次将岩土体荷载与位移特征曲线划分为3种类型,并定义高地应力的判别标准。提出一种新的本构理论,可以描述在不同正压力（或不同围压）下应力（或荷载）与应变（或位移）的全过程特征,只有3个描述材料结构和状态的力学参数。该理论不仅可以描述单个材料,也可以描述多种材料组成的复合材料和两种不同材料界面等力学特性,变形可达任意值。对于长沙湾特大桥基桩,在不同静载荷作用下不同土体与桩之间的力学特性采用新本构理论进行数值模拟,结果表明该本构理论可以描述不同岩土体和岩土体与基桩之间的力学特性。     

第八届全国岩土力学数值分析与解析方法研讨会 征文通知

第八届全国岩土力学数值分析与解析方法研讨会由中国力学学会岩土力学专业委员会主办 ,由上海交通大学建筑工程与力学学院承办。拟于 2 0 0 4年 10月在上海召开。会议内容与会议主题1关于学科发展的动态的特邀报告2围绕下列主题进行学术交流与研讨 :(1)岩土特性与本构模型及工程参数 ;(2 )岩土力学数值分析方法及其应用 ;(3)土动力学与岩土地震工程 ;(4)岩土渗流分析与计算 ;(5 )岩土工程实录分析 ;(6 )岩土力学测试技术及应用 ;(7)计算岩土力学中的新技术应用 ;3召开中国力学学会岩土力学专业委员会会议会议征文要求1、应征论文要求内容具…     

泥岩弹塑性损伤本构模型及其参数辨识

以连续介质力学和不可逆热力学为基础,将损伤引入到修正的Mohr-Coulomb准则中,建立了泥岩弹塑性损伤本构模型反映泥岩软硬化行为,通过构建损伤势函数导出了泥岩的损伤演化方程,编制了泥岩弹塑性损伤本构模型及其参数反演程序。并根据非排水条件下泥岩三轴试验结果,采用多目标函数优化反分析法获得了泥岩本构模型参数。研究成果表明,所提出的弹塑性损伤本构模型能有效地描述泥岩在不同应力状态下的力学特性。     

第七届全国岩土力学数值分析与解析方法研讨会 (2001.9大连)

主　　办中国力学学会岩土力学专业委员会承　　办大连理工大学土木工程系大连理大大学海岸和近海工程国家重点实验室会议主题 :1、学科发展动态特邀报告2、岩土特性与本构模型及工程参数 ;岩土力学数值分析方法及其应用 ;土动力学与岩土地震工程 ,岩石动力学 ;岩土渗流分析与计算 ;岩土工程实录分析 ;岩土力学测试技术及应用 ;计算岩土力学中新技术的应用。联系方式 :116 0 2 4　辽宁省大连市大连理工大学土木建筑学院岩土工程研究所年廷凯先生注明“七届岩土力学会议”字样。联系电话 :0 411- 470 85 13　 470 85 11传　　真 :0 411- 470 …     

第8届全国岩土力学数值分析与解析方法研讨会将于2004年10月在上海召开(第一号通知)

全国岩土力学数值分析与解析方法研讨会由中国力学学会岩土力学专业委员会主办,每3年召开一次。第8届研讨会由上海交通大学与力学学院承办。拟于2004年10月在充满活力的、国际化大都市上海召开。 会议内容与主题: 1. 关于学科发展的动态的特邀报告。 2. 围绕下列主题进行学术交流与研讨: (1)岩土特性与本构模型及工程参数; (2)岩土力学数值分析方法及其应用; (3)土动力学与岩土地震工程; (4)岩土渗流分析与计算; (5)岩土工程实录分析; (6)岩土力学测试技术及应用; (7)计算岩土力学中的新技术应用。 3. 召开中国力学学会岩土力学专业委员会会…     

对岩土工程数值分析的几点思考

首先,介绍了笔者对我国岩土工程数值分析现状的调查结果及分析,然后,分析了采用连续介质力学分析岩土工程问题的关键,并讨论分析了岩土本构理论发展现状,提出对岩土本构理论发展方向的思考,最后对数值分析在岩土工程分析中的地位作了分析。分析表明,岩土工程数值分析结果是岩土工程师在岩土工程分析过程中进行综合判断的重要依据之一;采用连续介质力学模型求解岩土工程问题的关键是如何建立岩土的工程实用本构方程;建立多个工程实用本构方程结合积累大量工程经验才能促使数值方法在岩土工程中由用于定性分析转变到定量分析。     

第十一届全国岩土力学数值分析与解析方法研讨会第1号通知

(2013年10月25～27日,南京)会议主题:(1)岩土本构模型与参数研究;(2)岩土工程重大工程实例;(3)岩土试验与测试技术;(4)环境岩土工程;(5)土动力学与土工抗震。会议专题:岩土力学数值分析与解析新方法主办单位:中国力学学会岩土力学专业委员会承办单位:南京工业大学、南京水利科学研究院、河海大学、东南大学、南京大学     

第8届全国岩土力学数值分析与解析方法研讨会（征文通知）

会议主办单位:中国力学学会岩土力学专业委员会;上海市力学学会岩土力学专业委员会 会议承办单位:上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院;华东建筑设计研究院 会议协办单位(排名不分先后): 中国土木工程学会土力学与岩土工程分会;上海土木学会土力学与岩土工程专业委员会;同济大学地下建筑工程系;东南大学交通学院;上海大学土木工程系;辽宁工程技术大学;福建省建筑科学研究院;南京水利科学研究院;上海建通工程建设有限公司。 会议主题及议题:1.关于学科发展动态的特邀报告;2.围绕下列主题进行学术交流与研讨:(1)岩土力学特性与本构模型;(2)岩…     

南宁市防洪堤岸坡岩土材料的本构模型试验研究

根据南宁市防洪堤岸坡岩土材料的特性,对典型堤段的岸坡岩土材料进行了试验研究。根据试验数据拟合得到体积屈服面和剪切屈服面,基于广义塑性力学原理,建立了岸坡岩土材料的本构模型。使用MATLAB程序进行数值计算,通过对比试验曲线和理论曲线的拟合程度检验了模型的合理性。     

海相沉积软土蠕变BP神经网络本构模型

海相沉积软土具有很强的蠕变特性,传统分级构建蠕变本构模型方法不实用,且很难真正反映岩土流变的非线性特性。为此,本文引入具有超强非线性映射和容错能力的BP神经网络模型,通过改进BP算法,根据江门软土的室内直剪蠕变试验结果,建立了海相沉积软土BP神经网络蠕变本构模型,避免了传统方法为满足试验曲线变化规律和蠕变特性而需要建立复杂的本构数学表达式。最后,利用上海地区软土蠕变实验结果对本文提出的方法进行了验证,并对BP神经网络蠕变模型在描述软土流变方面的特点进行了讨论。结果表明,本文建模方法简单,并能很好地描述软土的非线性蠕变问题。     

考虑状态含水率和密度的膨胀土膨胀模型试验研究

以邯郸强膨胀土为研究对象,通过室内K0应力状态膨胀试验,研究了膨胀土的膨胀率与压实度、初始含水率、上覆荷载之间的关系,进而建立了考虑上述3种影响因素的膨胀率公式。同时,建立了终了含水率与初始含水率、压实度、上覆荷载之间的关系,从而得到了膨胀土线膨胀系数表达式。利用提出的膨胀模型可以得出任一含水率状态下膨胀土的膨胀本构关系。该试验操作简单,模型表达式简洁,具有较强的实用性,可为膨胀土工程的设计施工提供理论依据和参考     

Modelling of internal erosion based on mixture theory: General framework and a case study of soil suffusion

A general thermo-hydro-mechanical framework for the modelling of internal erosion is proposed based on the theory of mixtures applied to two-phase porous media. The erodible soil is partitioned in two phases: one solid phase and one fluid phase. The solid phase is composed of nonerodible grains and erodible particles. The fluid phase is composed of water and fluidized particles. Within the fluid phase, species diffuse. Across phases, species transfer. The modelling of internal erosion is contributed directly by mass transfer from the solid phase towards the fluid phase. The constitutive relations governing the thermomechanical behaviour, generalised diffusion, and transfer are structured by the dissipation inequality. The particular case of soil suffusion is investigated with a focus on constitutive laws. A new constitutive law for suffusion is constructed based on thermodynamic conditions and experimental investigations. This erosion law is linearly related to the power of seepage flow and to the erosion resistance index. Owing to its simplicity, this law tackles the overall trend of the suffusion process and permits the formulation of an analytical solution. This new model is then applied to simulate laboratory experiments, by both analytical and numerical methods. The comparison shows that the newly developed model, which is theoretically consistent, can reproduce correctly the overall trend of the cumulated eroded mass when the permeability evolution is small. In addition, the results are provided for four different materials, two different specimen sizes, and various hydraulic loading paths to demonstrate the applicability of the new proposed law.     

不同应力路径下砂土的神经网络弹塑性本构模型研究

基于多种应力路径下砂土的加载、卸载和再加载过程的三轴排水试验数据，研究了三种应力路径对屈服面的影响，其结果表明，不同应力路径对砂土的本构模型有着不可忽视的作用。在此基础上，建立了砂土的弹塑性神经网络模型，对相应路径下的本构关系进行了学习。实例分析表明，该模型能够很好地描述具体应力路径下的本构关系，神经网络建模方法具有方便、容错性强的特点，对岩土力学快速、高效数值方法的进一步发展具有重要的参考价值。同时，在这种弹塑性应力-应变关系中，笔者并没有使用塑性势函数，这在目前的弹塑性本构关系的建模中是一种新的尝试。     

A thermomechanical anisotropic continuum model for geological materials with multiple joint sets

Joints in geological materials introduce elastic compliance and weak planes on which sliding can occur. Although these materials can have multiple joint sets, they often have preferred orientations that cause both elastic and inelastic anisotropic response even when the unjointed material is isotropic. Azimuthal variations in radial velocity and polarity of tangential motion have been observed in experimental data for wave propagation caused by an initially spherical source in a geological material with multiple joint sets. This observed tangential ground motion was found to be related to mechanical anisotropy caused by preferred orientations of joints in the rock. This paper describes thermomechanical continuum constitutive equations, which model the effects of multiple persistent joint sets. A number of quasi‐static examples are considered, which show that the proposed model predicts anisotropic effects of sliding on multiple joint sets similar to those exhibited by computationally expensive mesoscale calculations, which model joint sets explicitly.     

上海黏性土剪切带形成的数值模拟分析

各种工程事故表明：现有的土力学计算模型均未考虑应变局部化问题,故不能解释这些工程事故的发生,因此应变局部化和剪切带形成的研究成为国际土力学界研究热点之一。数值模拟是研究剪切带形成的一个重要内容。在数值模拟中首先进行剪切带形成条件的研究,接着考虑土质不均匀性的影响,引入弱单元和强单元,进行弱单元与强单元影响力的研究。     

Numerical modelling of heat shock-assisted rock fracture

This paper presents a numerical investigation on the effects of thermal shock as a pretreatment of rock prior to comminution. More specifically, the effect of heat shock-induced cracks on the uniaxial compressive strength of rock is numerically studied. The chosen constitutive model of rock employs a (strong) embedded discontinuity finite element formulation to describe cracks. The thermomechanical problem that governs the heat shock pretreatment of rocks is considered as an uncoupled problem because of a highly dominating role of the external heat influx. Two solution methods of the global problem are presented: an explicit-explicit dynamic scheme and an implicit-implicit quasi-static scheme. The model performance is tested in simulations on heterogeneous numerical rock samples subjected first to a heat shock pretreatment and then to a mechanical compression test. According to the results, the compressive strength of intact granite rock having the axial splitting failure mode can be substantially reduced by heat shock pretreatment.     

Magnitude of latent heat in thermally loaded clays

Temperature changes are known to induce specific couplings in clay, in particular, an anomalously high thermal pressurization in undrained conditions or a thermal compaction in drained conditions, both of which are potential threats for the mechanical stability and sealing capacity of the geomaterials. Thermodynamical analysis of those peculiar thermomechanical couplings points to a potentially important latent energy, which in turn could limit the temperature change upon heating or cooling. The direct measurement of latent energy developed during a laboratory geomechanical test is challenging. Instead, proper identification of thermal hardening in conventional experiments with temperature changes provides an alternative route to estimate latent energy. In this work, existing laboratory thermomechanical tests of clays are analyzed with a rigorous thermodynamic framework to quantify the magnitude of latent energy in thermomechanically loaded clays. A thermodynamically consistent constitutive model for fully saturated clays that combines two key features, (a) the temperature dependence of the blocked energy and (b) the framework of bounding plasticity, is proposed. The performance of the model is validated by reproducing results obtained in laboratory tests for Boom and Opalinus clays. The thermomechanical loads considered to validate the model performance were then used to estimate the percentage of work that remains latent in the clayey material during plastic yielding. We find that the magnitude of latent energy is quite significant, typically a few tens of percent of the total dissipated energy, and increases significantly with temperature. Accordingly, it is expected to play an important role in the thermomechanical response of clays.     

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。     

冻土弹塑性本构模型研究现状

土体的本构模型是分析计算土工结构变形规律的关键。自剑桥模型提出以来,对于土体本构模型的研究,各国学者在不同环境条件下发展研究了适用于相应试验条件下的各类模型。随着寒区经济的发展,关于冻土力学性质的研究日益增多,许多学者借鉴常规融土的研究方法建立了不同条件下的冻土弹塑性本构模型。为了进一步理清冻土变形行为的特征,完善适用于冻土弹塑性行为的本构模拟理论和方法,作者总结和分析了各类冻土弹塑性本构模型的理论基础、建模方法、参数确定方法等内容,对进一步发展可准确描述冻土复杂力学行为的本构模型具有指导意义。