横观各向同性地基上刚性矩形基础分析

对横观各向同性地基上刚性矩形板进行了求解。首先,利用表面受矩形均布荷载作用下的层状横观各向同性地基的位移解答,获得地基的柔度矩阵;然后,通过刚性矩形基础与层状横观各向同性地基的协调条件,建立刚性矩形基础与横观各向同性地基共同作用的方程,进而求得基础的地基反力。通过编制相应的程序,确定了合理的网格划分值;最后,进行算例分析,分析了地基横观各向同性性质、矩形刚性基础的长宽比以及地基分层性对地基反力的影响。分析表明：以上3种因素对地基反力有重要影响。     

横观各向同性层状地基动应力响应的求解与分析

动力响应问题的求解对于地基在外荷载作用下引起的弹性波动问题研究有重要的意义。本文提出了一种求解横观各向同性层状地基在施加时间简谐荷载作用下任意点的应力响应的算法。此算法利用傅里叶变换将广义平面应变问题频率-空间域的动力方程转化到频率-波数域内,结合对偶变量的引入,利用高精度的精细积分算法对状态方程进行求解,在得到频率-波数域内的位移响应的基础上,利用傅里叶逆变换得到任意点的动应力响应。简谐荷载不仅可以施加在地基表面,而且可以施加在地基内部。对比算例验证了本文算法的准确性,同时对地基各向异性特性、激励频率和阻尼比对动应力响应的影响进行了参数分析,为工程实际提供可靠的数值依据。     

横观各向同性饱和地基三维瞬态Lamb问题

研究了横观各向同性饱和土地基在地表动力荷载作用下的三维瞬态响应。基于饱和多孔介质的三维Biot波动理论,利用Laplace变换,建立圆柱坐标系下横观各向同性饱和土的波动方程;解耦波动方程后,根据算子理论,并借助Fourier展开和Hankel变换技术,得到瞬态荷载作用下,饱和土介质的土骨架位移和应力、孔隙水相对位移和孔隙水压力的一般解;利用一般解,给出横观各向同性饱和地基在地表集中荷载激励下的瞬态Lamb问题的解答。数值算例结果表明,采用各向同性饱和介质的动力学模型,不能准确描述具有明显各向异性特性的饱和土地基的瞬态动力特性。     

弹性矩形板下横观各向同性多层地基分析

利用弹性矩形板与多层地基表面的竖向位移协调条件与光滑接触条件,由横观各向同性多层地基应力与位移非耦合的传递矩阵解,推导出弹性矩形板下竖向应力和位移的解析解。在此基础上,编制了相应的程序,并进行了数值计算。计算结果表明：矩形板刚度对板底竖向位移及板中心下的竖向应力有着较为显著的影响;板底竖向位移及板中心下的竖向应力随着板刚度的增加而减小,相同荷载作用下横观各向同性地基与均匀各向同性地基模型的计算结果差异较大,实际工程中很有必要采用更符合土体性质的横观各向同性地基模型     

横观各向同性饱和地基竖向振动的衰减特性

基于提出的横观各向同性饱和多孔介质Biot波动方程的一般解,研究了饱和半空间地基在竖向点源简谐激振荷载作用下地表振动的衰减特征,分析了激振频率以及横观各向同性饱和土介质的各向异性参数和孔隙渗透系数对地表振动特征的影响。计算结果表明,低频和高频激振时,地表位移衰减特性存在明显差异;在饱和土的各向异性参数中,纵向和水平方向动态渗透系数比值和刚度系数比值对地表位移衰减影响最大,这也说明采用各向同性饱和介质的动力学模型不能准确地描述具有明显各向异性特性的饱和土地基的动力特性。     

一种横观各向同性岩体蠕变模型

层状岩体由于层理面或者结构面的存在,在力学上具有横观各向同性的特点,现有的各向同性蠕变模型难以全面反映横观各向同性岩体的蠕变力学特性。为构建能够反映横观各向同性岩体的三维蠕变模型,以能反映瞬时应变、减速蠕变和稳态蠕变特征的黏弹性Burgers模型为基础,基于常泊松比假定,在三维各向同性蠕变本构方程的基础上,按照算子替换的方法,将横观各向同性柔度矩阵代替各向同性柔度矩阵,并考虑了平行和垂直层理方向岩体蠕变力学行为的差异性,推导了横观各向同性岩体的三维蠕变本构方程。根据本构方程的特点,提出了根据平行和垂直方向岩体蠕变试验结果进行三维蠕变本构模型中蠕变参数的辨识方法。将提出的模型应用于三轴蠕变试验参数辨识,从而获得了一套完整的三维蠕变参数,并与试验结果进行对比分析,从而验证了所提模型与方法的合理性和有效性。进一步,指出了传统蠕变试验设计方案的局限性,给出了横观各向同性材料蠕变试验设计建议。研究成果为研究岩体三维蠕变机制提供了新思路,可对岩体蠕变试验设计提供相应的科研支撑。     

水平条形均布荷载下横观各向同性弹性地基的位移分析

分析了水平条形均布荷载下横观各向同性地基位移规律,归纳了位移随弹性模量比n之不同而变化的规律,提出了水平条形均布荷载下横观各向同性地基位移的近似简化解,以供岩土工程设计人员参考。     

三维横观各向同性成层地基的传递矩阵解

通过解耦变换推导出三维直角坐标系下横观各向同性地基的非耦合状态方程;利用双重Fourier变换以及Cayley-Hamilton定理得到了单层地基的传递矩阵;结合边界条件和层间连续条件进而得其传递矩阵解。编制了相应程序并进行了数值计算与分析,结果表明：数值结果与已有文献结果十分吻合,地基的横观各向同性性质与成层性质对受荷地基中竖向位移和应力的影响较为显著。     

横观各向同性饱和土体振动分析

基于饱和地基多孔介质理论,考虑了水土的惯性及耦合作用,研究了横观各向同性饱和地基的稳态振动问题。利用Hankel变换,得到饱和土的位移、应力、孔压的积分形式的解,由此利用数值Hankel逆变换给出了数值算例,最后讨论了横观各向同性饱和地基各向异性对地表竖向振幅的影响。     

横观各向同性土体有限层分析

首先概括介绍了三维横观各向同性比奥固结有限层分析方法,并采用已经发表的4个算例结果来考证所编制的计算程序,然后详细地讨论了横观各向同性对瞬时沉降、最终沉降和固结性状的影响,发现横观各向同性对计算结果的影响分别高达33 %,24 % 和40 %,最后给出了一些对工程实践有一定参考价值的计算图表。     

夹层地基本构方程的研究与应用

工程中常见的地基往往含有多个夹层 ,将各个夹层按力学性质进行分组 ,分别考虑了各组夹层对整个地基本构关系的影响 ,得出了含有若干夹层的地基的本构方程 ,为求解夹层地基的本构关系的研究提供了新的思路。利用该理论可反求横观各向同性地基的弹性参数 ,并可考虑地基的弹性参数随深度变化的情况对整个地基的本构关系的影响     

Mechanical and Elastic Properties of Transversely Isotropic Slate

Planes of weakness like schistosity and foliation affect the strength and deformational behaviors of rocks. In this paper, an attempt has been made to study the elastic and strength behavior of slate rocks obtained from foundation of Sardasht dam site in Iran. Wet and dry specimens with different orientation of foliation were evaluated under uniaxial, triaxial, and Brazilian tests. According to the results obtained, slate mechanically pronounced U-shaped anisotropy in uniaxial and triaxial compression tests. In addition, the degree of anisotropy for the slates tested in current study was relatively high, showing the effect of foliation plane on strength and elastic parameters. It was concluded that stiffness of the samples decrease as the angle of anisotropy reaches 30–40°. This change was more pronounced for wet comparing to dry samples. However, the tensile strength obtained during Brazilian tests indicated that there is no apparent relationship between angle of anisotropy and tensile strength. However, increasing the water saturation decreased the tensile strength of the samples. The calculated elastic moduli referring to different anisotropy angles could be valuable for the design of various engineering structures in planar textured rock masses.     

含瓦斯煤的内时本构模型

根据瓦斯对煤的力学变形特性影响的实验结果，采用内蕴时间塑性理论，建立了含瓦斯煤的内时本构关系，给出了本构关系中材料常数的确定方法，并地实验验证。     

A Size-Dependent Bonded-Particle Model for Transversely Isotropic Rock and its Application in Studying the Size Effect of Shale

Geotechnical and Geological Engineering - The bonded-particle model (BPM) method has been used to study the size effect and anisotropy of rock strength. This research proposes a new bonded-particle...     

条形均布荷载下横观各向同性弹性地基中附加应力的分布规律

本文评述了条形均布荷载下横观各向同性弹性地基中附加应力的诸户［２］解析解和近似解，并提出了笔者的近似简化公式，该公式简明地显示出附加应力在分布规律上与各向同性地基之异同点，可供工程界方便地加以利用。     

Correction to: A Size-Dependent Bonded-Particle Model for Transversely Isotropic Rock and its Application in Studying the Size Effect of Shale

Geotechnical and Geological Engineering -     

TI介质相移法偏移的求解垂向波数迭代法

横向各向同性模型是一种在沉积岩中很常见的模型,基于这种模型来讨论相移法偏移在其中的应用。在此之前,Kitchenside和王勇等都对此问题进行过类似探讨;他们分别用相位角采样和直接求解垂向波数来达到偏移的目的。对于相移法中相速度和相位角需要通过彼此来求取的问题,作者提出了一种新的逼近真实相速度的方法——迭代法。该方法既避免了相位角采样的计算量大的问题,又避免了直接求解垂向波数时公式复杂的问题。基于此,给出了TI介质相移法偏移的程序流程。理论试算表明,笔者所述的TI介质相移法偏移可以较好地对TI介质进行成像。     

桩箱（筏）基础刚度计算的改进及其应用

软土地区，桩箱（筏）基础是高层尤其是超高层建筑的首选基础型式。在桩箱（筏）基础刚度计算研究基础上，对桩箱（筏）基础优化设计进行探讨，力求将桩箱（筏）基础研究上升到优化设计的新高度。