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。     

含水量对高含冰量冻结砂土屈服面的影响

以往关于冻土屈服特性的研究很少考虑含水量的影响,但实际工程中经常遇到的是变含水量情况,因此本文通过-5.0℃条件下高含冰量冻结砂土的一系列三轴压缩试验,系统地研究了含水量对屈服特性的影响,并且由此建立了带有含水量参数的偏应力-剪应变增量型关系式。试验结果表明：随含水量的变化,应力-应变曲线类型有明显变化,即在不同的含水量区间,含水量对硬化规律有不同的影响特性,因此为了使屈服函数的形式更加简单和提高拟合准确度,对于屈服函数的具体形式应该根据塑性剪应变（硬化参数）和含水量不同区间进行分别确定;当塑性剪应变较小时（0.00%~1.00%）,随含水量的增大,偏应力逐渐增加,而当塑性剪应变较大时（大于1.00%）,随含水量的增大,偏应力有一个先减小后增大的变化过程,并且42.0%可以作为含水量转折点;通过分段硬化原则建立的带有含水量参数的屈服函数与偏应力-剪应变的增量型关系式的模拟值与试验点基本相吻合,这说明得到的屈服函数与偏应力-剪应变的增量型关系式可以用于不同含水量条件下屈服面和偏应力-剪应变曲线的预测。     

基于西原模型的圆形隧道黏弹-黏塑性解析解

基于西原模型,假设黏塑性体的偏应变张量的一阶导数与瞬态偏应力张量和稳态偏应力张量之差成正比,得到围岩黏塑性区的本构方程。采用拉普拉斯变换与逆变换,推导了圆形隧道黏弹-黏塑性解析解。当 时,该解退化成线弹性本构模型的解答;当 时,该解退化成理想弹塑性本构模型的解答。通过工程实例,分析了围岩位移场、应力场和黏塑性区半径随时间的变化规律。当支护力保持不变时,围岩不同位置位移、围岩黏塑性区半径将随时间增长而持续增大并趋于稳定;围岩黏弹-黏塑性特征对径向应力和黏弹性区切向应力影响较小,对黏塑性区切向应力影响较大,越靠近洞壁处,切向应力随时间变化越剧烈。此外,不同支护力作用下洞壁处的切向应力在支护初期均较大,因此应采用及时支护的策略;考虑到围岩黏弹-黏塑性特征对支护力的影响,建议采取让压支护技术以保证围岩和衬砌的稳定性。     

下穿隧道开挖引起的挤土桩沉降控制分析方法

随着地下空间开发利用的立体式发展,地下近接工程中结构相互作用问题日益突显。针对盾构隧道下穿既有挤土桩问题,提出了基于岩土介质小孔扩张（收缩）理论的分析方法。通过基于统一砂黏土本构模型和大应变假设推导的小孔扩张-收缩排水解析解,建立了隧-桩相互作用力学模型;提出了隧道开挖影响下桩基的承载力衰减因子,并采用荷载-沉降曲线预测了桩基沉降。由分析结果可知,隧道地层损失引起的桩侧承载力减小、桩端承载力减小和桩端刚度损失,三者共同作用促使桩基发生沉降失稳,并提出了桩基的承载力控制准则、稳定控制准则和变形控制准则。此外,研究得到了桩基失稳时隧道地层损失与各因素之间的相关关系。其结果为揭示隧道与邻近结构相互作用机制、保障地下结构稳定性提供了有效的分析手段和必要的理论依据。     

黏粒含量对黄土抗剪强度影响试验

开展不同黏粒含量对黄土抗剪强度影响的试验研究,揭示黏粒含量对抗剪强度的影响及其微观机理,为黄土地区的工程实践提供科学依据。通过自制负压湿筛装置筛取不同黏粒含量的黄土试样,采用静压法将不同黏粒含量的黄土试样制成同一干密度不同含水率试样进行直剪试验。研究表明:随着含水率的增长,不同黏粒含量试样黏聚力均表现为先增加后减小的变化规律,并在含水率14%附近达到最大值;内摩擦角则均呈单调下降的变化趋势。随黏粒含量的增长,不同含水率试样黏聚力呈增大趋势;内摩擦角呈先减小后增加的变化趋势。通过其微观结构可解释黏粒含量对黄土抗剪强度的影响机制。      

莱州湾早全新世高黏粒软土工程地质特征及岩相古地理

依据工程地质调查、土工试验、~(14)C测年及古生物鉴定,从莱州湾滨海地区的早全新世高黏粒软土中识别出3种古地理沉积环境。分析发现,软土黏粒含量高、呈暗色调,属埋藏型。颗粒级配、压缩模量等物理力学指标差异则指示了同期异相沉积软土的工程地质特征。采取Q型聚类分析,将莱州湾早全新世高黏粒软土划分为下三角洲相沉积软土、潮平相沉积软土、湖沼相沉积软土。通过统计分析,掌握了滨海区软土工程地质特性,为合理选取土工试验参数提供沉积学依据,为合理利用天然地基提供参考。     

3种水稻土时间序列黏粒矿物的组合特征与物源指示意义

对南方丘陵区3种不同母质水稻土时间序列黏粒矿物的X-射线衍射（XRD）进行分析发现：① 紫色砂页岩（PS）母质起源土壤的黏粒矿物以高岭石类似矿物为主;第四纪红黏土（RC）母质起源土壤的黏粒矿物以高岭石类似矿物、伊利石类似矿物与三羟铝石为主;红砂岩（RS）母质起源土壤的黏粒矿物以1.4 nm过渡矿物、高岭石类似矿物与三羟铝石为主。② 这3种母质土壤种稻后黏粒矿物的变化大体可分为2种情况。RC与RS母质的起源土壤种稻后,土壤黏粒矿物的变化相对较小,伊利石类似矿物相对含量有所增加,这可能主要与钾肥的持续施用有关。PS母质的起源土壤种稻后,土壤黏粒矿物变化相对较大,表现为高岭石类似矿物相对含量降低,低结晶度的伊利石或次生绿泥石与三羟铝石相对含量上升。PS母质发育的土壤种稻后脱钾明显且主要集中在原生矿物部分。这种原生矿物的脱钾作用对土壤黏粒含量和黏粒矿物的类型都有较大影响。③ 起源土壤的黏粒矿物通常会被水稻土所继承,并在水稻土发育过程中相对稳定,可以用其来指示起源土壤（或母质）的物源组分。     

地震波斜入射对高面板坝地震反应的影响

为研究地震波斜入射对高面板坝地震反应的影响,根据地震波动入射理论,采用FORTRAN进行波动荷载的编程计算,并与大型通用有限元软件ADINA相结合,实现基于黏弹性人工边界的地震波斜入射,研究P波和SV波分别以不同角度入射对高面板堆石坝地震反应的影响。结果表明,地震波斜入射时大坝地震动反应与垂直入射时明显不同,常规垂直入射的结果偏于不安全,因此在高面板坝地震反应分析和抗震设计中应考虑地震波斜入射的影响。     

土的弹塑性应力-应变模型理论

一、导言土是最古老的工程材料,可是设计现代最新式的大建筑物,如一两百米高或更高的土坝和形形式式建筑在土基上的大型核电站,火电站,冶金工厂,石化工厂等等都依旧离不了要和它打交道.虽然土力学成为一门技术科学已有五十多年的历史,但是对于土的工程特性的研究,过去只注意了它的抗剪强度,对于土的弹塑性应力～应变特性的认识是非常肤浅的.其它如对于土的流变性和动力特性方面的研究,也是不够普遍和深入的     

土的弹塑性应力——应变模型理论(续)

四、弹塑性应力应变模型十几年来学者们建议采用的应力～应变数学模型有许多种.在弹性模型方面最常使用的模型有两种.第一种是以E(杨氏模量)及v(泊桑比)两种弹性常数表达的称E～v弹性模型.第二种是以K(体积变形模量)及G(剪切模量)两个弹性常数表达的称K～G弹性模型.这两种弹性模型将在本章中介绍.