应变局部化弹黏塑性分析的内嵌局部软化带模型

针对岩土介质结构在破坏过程中局部化变形的问题,结合位移不连续的思想,提出内嵌局部软化带模型来捕捉结构中的局部化带。通过虚功原理建立了含局部化带影响的弹黏塑性的有限元计算模式,其中分叉理论作为局部化判断条件。模型将局部化带的形成视为一个黏塑性屈服流动过程,从而能够连续地描述局部化变形前后的力学性质。特点是计算量小、物理意义明确,可以方便地整合到传统有限元分析程序中。算例表明,计算模型是合理和有效的。     

广义塑性梯度模型的变分原理和边界条件

在广义塑性力学的双屈服面模型的体积屈服面和剪切屈服面中引进应变梯度项,构造梯度依赖的双屈服面,可以建立广义塑性梯度模型的理论框架,此时的位移率 、剪切塑性乘子率 、体积塑性乘子率 成了各自独立的变量。为了建立相应的数值模型,构造了增量泛函,建立并证明了3类变量( , , )变分原理,得到应力边界条件,同时塑性乘子作为自然边界条件给出。     

亚塑性模型不同积分算法的数值实现

亚塑性模型是以Jaumann应力率张量及变形率张量描述的一种率型本构关系,本构关系在非线性有限元分析计算中具有关键作用,解决用应变增量求解应力响应的问题需要一个时间积分过程。针对亚塑性本构模型发展了自适应隐式和显式两种不同的积分算法,给出了误差控制的方法,同时推导了自适应隐式积分算法所需的一致切向模量,并采用了两个不同的单元,利用ABAQUS平台比较了两种积分算法的数值模拟结果。为了实现从ABAQUS/Standard到ABAQUS/Explicit的过渡,开发了UMAT-VUMAT接口,从而可以使已有的UMAT子程序用于大变形动力问题分析。算例分析证明了研究结果的正确性。     

考虑湿化效应的堆石料Gudehus-Bauer 亚塑性模型应用研究

在扼要分析堆石料主要力学特性的基础上,在亚塑性理论框架内,采用扩展的Gudehus-Bauer亚塑性模型对堆石料因含水率发生变化引起的湿化行为进行建模预测。扩展模型除能考虑含水率对颗粒硬度的影响外,还能反映土体密实度、应力状态和含水率等对堆石料非线性和非弹性变形的影响。将该模型应用于心墙坝初次蓄水时应力变形的亚塑性计算分析中。结果表明,扩展模型能较合理地反映心墙堆石坝的湿化变形规律。     

水库坝址地基塑性混凝土防渗墙抗渗性能检测分析

原位法测试防渗墙抗渗性能具有重大意义,测试结果准确可靠,采用围井注水法和常水头钻孔注水法,以每5 m分段和孔底-孔口整段两种方式计算周家营水库坝址防渗墙渗透系数,统计分析数据的分布区间。结果表明：常水头钻孔注水法测试的渗透系数比围井注水法高出1个数量级,围井注水测试的渗透系数与大多数钻芯取样测试结果更加接近,即围井注水法能够更加客观真实地反映工程实际情况。     

不同母质发育的东北黑土的粘粒矿物组成研究

东北黑土的成土母质主要是第四纪沉积物,在对红土母质和黄土母质上发育的两种东北黑土剖面土壤进行小于2μm粘粒的化学组成和XRD衍射分析基础上,研究这两种母质上发育的东北黑土的粘粒矿物组成。结果表明红土母质上发育的东北黑土风化脱硅作用较强,以1—1型或2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石,上层土壤粘粒中含有少量绿泥石,母质层含有大量的蒙脱石,不含有绿泥石。在成土过程中,伊利石大量存在,少量绿泥石逐渐形成,蒙脱石向蛭石转化;黄土母质上发育的东北黑土以2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石、少量的绿泥石,母质层粘粒中含有长石,经过脱硅作用逐渐消失,有些土壤的母质层粘粒中也含有蒙脱石,粘粒矿物分布相对均匀,矿物间的转化和演化相对简单。     

圆柱孔收缩的线弹性-完全塑性解及其应用

针对隧道开挖引起的地层损失现象,将开挖过程简化为圆柱孔收缩问题,借鉴文献[1]关于圆柱孔收缩的计算方法引入临界状态土力学理论,给出了圆柱孔收缩问题的线弹性-完全塑性解析解,并结合隧道开挖的工程特点给出了地层损失比以及地表土体最大沉降与隧道支护压力之间的关系式。将该方法的计算结果与Grant的离心机试验实测结果进行了对比,并通过国内外的工程实例对该方法的计算结果进行了验证,证明计算结果准确合理,可为隧道开挖引起的土体变形分析提供借鉴。     

关中平原全新世土壤与环境研究

根据蓝田田家村、长安四府村、西安吴家坟和岐山雍川村剖面样品的粒度分析、CaCO3含量测定和微结构的鉴定资料得知,关中平原全新世中期形成的土壤S0具有明显的淀积粘化特征和现代沉积间断条件下发育的土壤剖面特点,该层土壤的构成物质至少有一部分是由先前形成的黄土经成壤作用改造而成的。关中平原S0的粘化类型不仅可以指示当地温湿的气候环境和很少有沙尘暴活动,而且它与西北荒漠区全新世千年尺度上的环境变化存在遥相关关系。全新世晚期发育的黄土L0是在相对冷干条件下形成的狭义土壤,它具有明显的残积粘化和残积—淀积粘化特征,它发育在沙尘暴连续堆积的条件下,形成了厚度大发育弱的粘化层和厚度大而均匀分布的CaCO3淀积层。全新世黄土剖面特征显示,在风尘连续堆积条件下发育的土壤可以不具有明显的剖面分层,厚度可以大于2 m。关中平原全新世L0发育时的气候与西北荒漠区的气候也存在遥相关关系。     

含粘粒砂土抗液化性能的试验研究

通过对含粘粒砂土所作的试验研究, 包括: 粘粒矿物成分不同、粘粒含量不同的重塑土样所作的室内动三轴试验; X光衍射试验, 试验结果对比分析后, 得出了含粘粒砂土抗液化性能的特性。并得出以下结论: (1)粘粒矿物成分不同, 也引起砂土动力稳定性的变化; (2 )动剪应力强度与粘粒含量并非呈单调增加关系, 而呈抛物线型, 并给出回归方程; (3)含粘粒的砂土, 其抗液化能力最低点总是在粘粒含量 8.5～ 9.5 %之间。     

断层周围的弹塑性区及其地质意义

采用弹塑性有限单元方法 ,通过模拟符合实际状况的逐步加载过程所引起应力场和塑性形变区的研究 ,得出如下结果 :①在塑性或韧性剪切形变情况下 ,断裂或形变带的共轭剪切角往往大于 4 5° ;②在双向挤压应力条件下 ,先存断裂的前缘部位没有拉伸应力存在 ,但可能有伸展形变发生 ;③与最大主压应力夹角为 3 0°～ 90°的断层前缘是偏应力的优势方位 ,容易发生塑性剪切形变 ,特别是夹角为 60°左右的断层是最易发生新的构造活动的断层 ;④多数断层两侧一定范围内以及断层内部是相对的低应力区。这些应力的低值区 ,非常有利于矿液和油气的运移、聚集和成藏。