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胶凝砂砾石料弹塑性本构模型研究

岩土工程学报 2016年第9期38卷 1569-1577页

作者：蔡新杨杰郭兴文武颖利河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学力学与材料学院江苏南京210098 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室江苏南京210029 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024

为了建立合理的胶凝砂砾石料弹塑性本构模型,对胶凝掺量60 kg/m3的胶凝砂砾石料进行了三轴剪切排水与加卸载试验研究,结果可描述不同围压下的胶凝砂砾石料的应力–应变特性。基于试验数据及一些专家的研究,确定模型的弹性部分,提出了胶... 详细信息

为了建立合理的胶凝砂砾石料弹塑性本构模型,对胶凝掺量60 kg/m3的胶凝砂砾石料进行了三轴剪切排水与加卸载试验研究,结果可描述不同围压下的胶凝砂砾石料的应力–应变特性。基于试验数据及一些专家的研究,确定模型的弹性部分,提出了胶凝砂砾石料的剪切屈服与体积屈服方程,引入广义塑性理论,建立了适用于胶凝砂砾石料的弹塑性本构模型。模型共有9个参数,参数较少且确定简单。利用三轴剪切排水试验数据验证该模型计算结果,表明其能够较准确地反映胶凝砂砾石料应力应变关系。

关键词：加卸载试验屈服面弹塑性本构胶凝砂砾石料

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回填荷载下桶式基础护岸变形与稳定数值分析

岩土工程学报 2021年第S2期43卷 88-91页

作者：韩迅王墨璠武颖利南京水利科学研究院岩土工程研究所重庆交通大学

桶式基础是一种适用于近海软土地基的新型结构,结合连云港港徐圩港区护岸工程,建立了桶式基础护岸三维有限元模型,分析了不同回填荷载和水位条件下桶壁土压力和结构位移变化规律。结果表明:回填荷载下桶壁土压力大小主要受到海侧水位的... 详细信息

桶式基础是一种适用于近海软土地基的新型结构,结合连云港港徐圩港区护岸工程,建立了桶式基础护岸三维有限元模型,分析了不同回填荷载和水位条件下桶壁土压力和结构位移变化规律。结果表明:回填荷载下桶壁土压力大小主要受到海侧水位的影响,随着水位降低,港侧和海侧桶壁土压力皆有增大趋势;在结构位移和转动共同控制下,港侧桶壁土压力沿深度存在主动和被动区转换现象;回填荷载下结构存在向港侧倾斜和海侧移动的趋势。成果为桶式基础结构的稳定性研究提供了依据。

关键词：桶式基础土压力位移数值模拟

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混凝土重力坝及坝后式厂房整体静动力分析

混凝土重力坝及坝后式厂房整体静动力分析

作者：武颖利南京水利科学研究院

学位级别：硕士

随着我国水利水电事业的发展和混凝土坝筑坝技术水平的迅速提高，在水利资源丰富的西南和西北地区正在设计修建众多高坝大库，且常采用混凝土重力坝的型式以及坝后式厂房的布置。由于地质构造的原因这些地区又是高烈度地震频发地区。在... 详细信息

随着我国水利水电事业的发展和混凝土坝筑坝技术水平的迅速提高，在水利资源丰富的西南和西北地区正在设计修建众多高坝大库，且常采用混凝土重力坝的型式以及坝后式厂房的布置。由于地质构造的原因这些地区又是高烈度地震频发地区。在高烈度地震作用下，混凝土重力坝及厂房的抗震安全性关系到下游广大地区工农业生产和人们的生命财产的安全，因此，对混凝土重力坝及坝后厂房的地震响应分析具有重大的现实意义。本文以某水电站工程为例，采用有限元静动力分析方法，研究在不同载荷工况下，坝体及厂房的应力位移响应。主要做了以下几个方面的工作：1、参考国内外相关文献，综述了混凝土坝的发展概况，介绍了有限静元动力分析方法以及国内外在混凝土坝和水电站厂房方面的研究现状。2、利用大型通用有限元软件ANSYS，依据某水电站设计参数，对厂房坝段以及坝后式厂房建立合适的三维有限元整体模型和分块模型，计算在不同工况下坝体、背管和厂房各部分的应力和位移等工作性态。3、对整体模型和分块模型进行模态分析，研究其自振频率及结构振型，在模态分析的基础上，对整体模型和分块模型进行地震反应谱分析，结果表明，整体模型虽然建模、划分单元和计算的工作量都远大于独立模型，但整体模型因为可以反应厂坝的相互作用，使得结果更加符合实际，并能为厂坝结合部位的结构设计提供可靠依据;对整体模型进行地震时程分析，并与整体模型反应谱分析结果对比，分析两种方法的优缺点。4、考虑机组振动情况，按规范计算机组强迫振动频率，对机组运行中可能出现的振源及频率进行计算分析，对是否出现共振进行校核;考虑机组振动对结构的影响，给出机组振动下结构的最大动应力和动位移响应，从而指导厂房机组的选型和布置设计。5、通过厂坝结构的整体静动力分析计算，综合评价设计方案的安全可靠性。对厂坝联合作用下的整体地震动力分析目前研究很少，本文作了有益的尝试，得出了有一定参考价值的结论和认识。

关键词：混凝土重力坝坝后式厂房谱分析时程分析机组振动整体分析

刚性抗滑桩的桩土相互作用机理与极限阻滑力研究

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土木工程学报 2017年第10期50卷 82-90页

作者：章为民顾行文任国峰武颖利南京水利科学研究院江苏南京210029 水利部水科学与水工程重点实验室江苏南京210029 国家能源水电工程安全与环境研发中心江苏南京210029

采用新的无量纲参数锚固比作为控制参量,在滑动面从桩顶到桩底逐步变化的过程中,研究不同滑动面位置对土体抗滑桩阻滑工作机理与破坏模式的影响及其演变规律,建议了4种土体抗滑桩阻滑与破坏模式。基于塑性力学极限平衡理论,得到了4种模... 详细信息

采用新的无量纲参数锚固比作为控制参量,在滑动面从桩顶到桩底逐步变化的过程中,研究不同滑动面位置对土体抗滑桩阻滑工作机理与破坏模式的影响及其演变规律,建议了4种土体抗滑桩阻滑与破坏模式。基于塑性力学极限平衡理论,得到了4种模式的极限阻滑力理论解,给出了它们的界限判别条件。通过试验证明,抗滑桩存在4种阻滑破坏模式,而不是Viggiani假定的3种。建议的桩土相互作用机理模型及其解析解更为合理地描述了任意滑动面位置条件下抗滑桩的阻滑机理与破坏模式。研究表明,滑动面的相对位置决定抗滑桩的工作阻滑模式和极限阻滑力的大小,同一根抗滑桩对沿不同滑动面的滑动所产生的极限阻滑力会有很大的不同。建议的极限阻滑力计算方法可用于常规的滑坡稳定分析计算,对于地下连续墙、嵌岩桩等地下结构亦有重要的借鉴意义,与依靠经验公式与图表计算极限阻滑力的方法相比,所得计算公式在理论上更加完整合理,使用上也更为准确方便。

关键词：抗滑桩桩土相互作用阻滑破坏模式极限阻滑力模型试验解析解

胶结砂砾石料剪切二元强度准则与本构模型研究

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岩土工程学报 2024年

作者：武颖利任红磊郭万里南京水利科学研究院岩土工程研究所南京水利科学研究院材料与结构研究所

为探究胶结砂砾石料复杂的力学特性，开展不同围压、不同掺量的胶结砂砾石料大型三轴剪切试验，并建立了适用于胶结砂砾石料的二元剪切强度准则和双屈服面本构模型。结果表明：(1)胶结砂砾石料具有一定的胶结力和结构性，宏观上表现出... 详细信息

为探究胶结砂砾石料复杂的力学特性，开展不同围压、不同掺量的胶结砂砾石料大型三轴剪切试验，并建立了适用于胶结砂砾石料的二元剪切强度准则和双屈服面本构模型。结果表明：(1)胶结砂砾石料具有一定的胶结力和结构性，宏观上表现出显著的软化、强剪胀等力学特性；(2)基于二元介质理论建立了剪切强度准则，该准则可描述不同胶凝掺量下的胶结砂砾石料的强度演化规律；(3)将剪切强度准则合理转化为本构模型中的剪切屈服面，并在修正剑桥模型基础上考虑材料的抗拉特性得到体积屈服面，同时本构模型重点描述了胶结砂砾石料的应变软化及强剪胀性；(4)推导了本构模型在一般应力状态下的刚度矩阵，并证明了其对胶结砂砾石料三轴剪切试验具有良好的拟合效果。本文研究结果可为胶结砂砾石坝的应力变形计算提供更好的理论指导。

关键词：胶结砂砾石料强度准则应变软化剪胀性双屈服面模型

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高地震烈度区深厚覆盖砂层液化研究

岩土工程学报 2020年第3期42卷 405-412页

作者：蔡正银吴诗阳武颖利张世殊南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 成都勘察设计院有限公司四川成都610027

砂土的振动液化受很多因素的影响,埋深(应力状态)就是一个非常重要的影响因素。为了研究深埋砂层地基的动力反应和液化规律,进行了离心机振动台试验。针对离心机振动台无法模拟深厚土层的问题,设计了模拟上覆土层荷载的加载气囊,通过控... 详细信息

砂土的振动液化受很多因素的影响,埋深(应力状态)就是一个非常重要的影响因素。为了研究深埋砂层地基的动力反应和液化规律,进行了离心机振动台试验。针对离心机振动台无法模拟深厚土层的问题,设计了模拟上覆土层荷载的加载气囊,通过控制气囊压力,可以模拟不同埋深砂层地基的地震反应情况,从而满足了深埋地基应力相似条件。试验共设置了4种工况,分别对应两种埋深和两种振动频率。研究揭示了不同埋深条件下砂土地基中的加速度反应规律和超静孔隙水压力反应规律,探讨了振动频率对深埋砂土地基振动特性的影响,为深埋砂土地基地震液化判别提供了较好的研究手段。

关键词：深厚覆盖层离心振动台试验砂土地基加速度超静孔压

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基于多目标优化的黏土心墙坝变形协调分析

水力发电学报 2020年第6期39卷 99-108页

作者：皇甫泽华武颖利郭万里河南省前坪水库建设管理局郑州450003 南京水利科学研究院岩土工程研究所南京210024

为了研究黏土心墙坝的变形协调性质,提出了大主应力、心墙应力水平、坝体最大沉降、心墙沉降变化率和振动密实时间这5个参数作为评价指标,并以某黏土心墙坝为例开展了三维有限元计算,结合所提出的评价指标和评价方法对坝体变形协调性质... 详细信息

为了研究黏土心墙坝的变形协调性质,提出了大主应力、心墙应力水平、坝体最大沉降、心墙沉降变化率和振动密实时间这5个参数作为评价指标,并以某黏土心墙坝为例开展了三维有限元计算,结合所提出的评价指标和评价方法对坝体变形协调性质进行了具体分析,主要结论如下:(1)各评价指标与坝壳料相对密度D_r之间存在显著的函数关系,对各函数进行归一化处理可得到各指标的功效函数,设定各功效函数的权重,通过加权平均的方法得到评价最优坝壳料D_r的目标函数;(2)不考虑施工成本时,通过各单个指标所确定的最优坝壳料D_r差异较大,范围为0.49~1.0;基于多目标最优化目标函数确定的最优坝壳料D_r范围为0.78~0.81,较为合理且满足设计规范;(3)384 m高程考虑施工成本时,若采用等权重分配方案,最优坝壳料相对密度D_r为0.783,需振动历时90 s。所提出的多目标优化分析方法对坝体建造有指导意义。

关键词：黏土心墙坝变形协调多目标优化坝壳料相对密度

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粗粒土的颗粒破碎耗能及剪胀方程研究

岩土力学 2019年第12期40卷 4703-4710页

作者：郭万里蔡正银武颖利黄英豪南京水利科学研究院岩土工程研究所

颗粒破碎对于粗粒土的应力变形性质有显著影响。在Rowe剪胀方程的基础上考虑颗粒破碎耗能的影响,并引入颗粒破碎的演化规律对颗粒破碎耗能进行计算,得到了一个简单实用且对粗粒土适用性较好的剪胀方程。主要结论如下:(1)通过粗粒土的三... 详细信息

颗粒破碎对于粗粒土的应力变形性质有显著影响。在Rowe剪胀方程的基础上考虑颗粒破碎耗能的影响,并引入颗粒破碎的演化规律对颗粒破碎耗能进行计算,得到了一个简单实用且对粗粒土适用性较好的剪胀方程。主要结论如下:(1)通过粗粒土的三轴CD试验结果分析并证明了弹性应变对于剪胀比的影响较小,因此,可以将剪胀比dεv^p/dεs^p表示为dεv/dεs,进而得到了剪胀方程表达式的一般形式。(2)将剪胀方程中的临界状态应力比M_c折减为摩擦系数M,并引入了颗粒破碎的演化规律,将M定量表示为广义剪应变的函数,从而使得所计算的破碎耗能在剪切过程中是递增的,且逐渐趋于稳定值,符合了颗粒破碎不可逆的规律。(3)试验表明,剪胀方程中的未知量dEb/pdεs与摩擦系数M之间呈现显著的线性关系,将该关系代入剪胀方程即确定了方程的具体表达形式,并且利用堆石料的三轴CD试验证明了其对粗粒土的剪胀性预测效果较好。

关键词：粗粒土颗粒破碎破碎耗能剪胀方程临界状态

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水电站大坝及厂房整体与分块动力计算比较

人民长江 2008年第24期39卷 41-43,46页

作者：杨志刚武颖利程颖新南昌大学建筑工程学院水利工程系江西南昌330029 河海大学水电工程学院江苏南京210098

以某水电站工程为例,建立混凝土大坝独立分块计算模型、水电站厂房独立分块计算模型以及考虑大坝和厂房的整体仿真计算模型,并分别进行了自振特性分析和基于反应谱法的地震动力响应计算,比较了分块计算模型和整体计算模型之间的差异对... 详细信息

以某水电站工程为例,建立混凝土大坝独立分块计算模型、水电站厂房独立分块计算模型以及考虑大坝和厂房的整体仿真计算模型,并分别进行了自振特性分析和基于反应谱法的地震动力响应计算,比较了分块计算模型和整体计算模型之间的差异对工程的影响,研究了整体计算模型在地震条件下坝体和厂房之间连接处的位移工作性态及其相互作用。结果表明:分块模型难以反映出坝体厂房之间相互作用对固有频率的影响,而整体模型可以得到坝体和厂房结合部位的位移及应力工作性态,能够反映结构相互间的作用,使得计算结果更加真实可靠。

关键词：有限元分析动力计算混凝土大坝水电站厂房