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结构性黄土二元介质本构模型在局部化剪切带中的应用

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岩土力学 2012年第9期33卷 2803-2810页

作者：李宏儒胡再强冯飞刘寅西安理工大学岩土工程研究所西安710048

基于破损力学理论,将结构性黄土抽象成具有一定结构强度的结构块和摩擦带组成的二元介质模型。对结构性黄土体来说,局部化剪切带问题也是土体的破损问题,剪切带萌生发展的实质就是结构块向摩擦带转化的动态过程。应用结构性土的双参数... 详细信息

基于破损力学理论,将结构性黄土抽象成具有一定结构强度的结构块和摩擦带组成的二元介质模型。对结构性黄土体来说,局部化剪切带问题也是土体的破损问题,剪切带萌生发展的实质就是结构块向摩擦带转化的动态过程。应用结构性土的双参数破损率二元介质本构模型,采用数值分析方法模拟了平面应变压缩条件下结构性土中局部化剪切带萌生、扩展的过程,研究了不同缺陷方案下局部化剪切带的形态、特性与规律,发现结构性土中局部化剪切带的发展起初是由一段段不连续的微小局部破坏区域在外荷载逐步作用下渐进扩展连接贯通而形成整体剪切带的破坏形式。二元介质本构模型和常规有限元的结合,形象生动地再现了局部化剪切带萌生、发展的过程。

关键词：结构性黄土二元介质模型双参数破损率局部化剪切带有限元模拟

结构性黄土的双曲线强度公式及其破坏应力修正

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岩土力学 2014年第6期35卷 1534-1540页

作者：宋焱勋李荣建刘军定高虎艳长安大学地质工程与测绘学院西安710054 西安理工大学岩土工程研究所西安710048 西安市地下铁道有限责任公司西安710016

抗剪和抗拉强度是结构性土体力学特性的两个方面。通过试验研究了结构性黄土原状土和重塑土的抗拉和抗剪强度。结合抗拉和抗剪强度的试验结果,建立了适用于结构性黄土的双曲线强度公式,进一步研究了相应的破坏应力的修正算法,并将应力... 详细信息

抗剪和抗拉强度是结构性土体力学特性的两个方面。通过试验研究了结构性黄土原状土和重塑土的抗拉和抗剪强度。结合抗拉和抗剪强度的试验结果,建立了适用于结构性黄土的双曲线强度公式,进一步研究了相应的破坏应力的修正算法,并将应力比结构性参数引入到结构性黄土的双曲线强度公式中。研究结果表明,建立的结构性黄土双曲线强度可以克服在Mohr-Coulomb强度理论中夸大了的土体抗拉强度缺陷,可为结构性黄土地区的工程灾害评价提供更加切合实际的强度理论。

关键词：结构性黄土抗拉强度抗剪强度双曲线强度公式结构性参数

基于扰动状态概念的陇东Q_3结构性黄土本构模型试验研究

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岩石力学与工程学报 2018年第9期37卷 2180-2188页

作者：褚峰邵生俊西安工程大学城市规划与市政工程学院陕西西安710048

陇东Q_3黄土具有显著的结构特征,深入研究其力学变形特征,进而提出合适的本构模型对于理论研究及实际工程建设均具有重要意义。基于扰动状态概念,提出陇东Q_3结构性黄土的本构模型,通过三轴剪切试验,结合原状黄土及对应的饱和正常固结... 详细信息

陇东Q_3黄土具有显著的结构特征,深入研究其力学变形特征,进而提出合适的本构模型对于理论研究及实际工程建设均具有重要意义。基于扰动状态概念,提出陇东Q_3结构性黄土的本构模型,通过三轴剪切试验,结合原状黄土及对应的饱和正常固结黄土应力–应变曲线和体变曲线,分别提出反映球应力扰动及剪应力扰动的体应变扰动因子D_p和剪应变扰动因子D_q,以根据相关测试结果建立扰动状态函数表达式,函数表达式中的参数可以通过三轴等向压缩试验及三轴剪切试验求得。通过相关验算证明,模型可较理想地模拟黄土在受荷扰动条件下的变形特性。

关键词：土力学陇东地区结构性黄土扰动状态概念扰动因子本构模型

陇东Q3结构性黄土压剪损伤本构模型试验研究

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岩土力学 2019年第10期40卷 3855-3870页

作者：褚峰张宏刚邵生俊西安工程大学城市规划与市政工程学院陕西西安710048 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048

Q3黄土在我国西北地区分布广泛,且大部分都具有显著的结构性。随着国家'一带一路'倡议的不断向前推进,作为丝路沿线的西北黄土分布地区将迎来新的建设大潮。黄土的结构变形特性非常复杂,深入研究黄土在压缩、剪切条件下的结构损伤变形特... 详细信息

Q3黄土在我国西北地区分布广泛,且大部分都具有显著的结构性。随着国家'一带一路'倡议的不断向前推进,作为丝路沿线的西北黄土分布地区将迎来新的建设大潮。黄土的结构变形特性非常复杂,深入研究黄土在压缩、剪切条件下的结构损伤变形特性,并依此构建黄土的本构关系在理论研究及现场工程应用中具有非常重要的意义。通过对黄土进行均等压缩试验及三轴剪切试验,基于损伤力学思想,提出黄土结构在均等压缩条件下的平均正应力损伤比,在剪切条件下的平均正应力损伤比及偏应力损伤比。根据弹性、塑性应变确定塑性势线,进而确定其屈服函数;将确定的黄土结构损伤比引入到屈服函数中,得到一定结构损伤时黄土的屈服函数表达式;验证了选取塑性体应变作为本构模型硬化参量的合理性;根据硬化参量与相关试验参数的联系,推导出结构性黄土在压剪条件下的损伤本构模型。经过实测应力-应变曲线与本构模型推算得到的应力-应变曲线对比可知,所建立的本构模型可以较好地反映黄土在压剪条件下结构损伤演化变形过程,具有较好的工程应用前景。

关键词：结构性黄土损伤力学损伤比屈服面本构模型

引入离散元所得破损规律的结构性黄土本构模型

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岩石力学与工程学报 2016年第A1期35卷 3241-3248页

作者：胡海军蒋明镜西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 同济大学地下建筑与工程系上海200092

结构性黄土的强度和变形特性与其内部的结构破损密切相关,限于微结构测试技术的限制,结构的逐渐破损规律还未能试验测试得到,因此将离散元数值试验所得理想结构性黄土在荷载和水作用下的破损演变规律,引入到应变分担形式的二元介质模型... 详细信息

结构性黄土的强度和变形特性与其内部的结构破损密切相关,限于微结构测试技术的限制,结构的逐渐破损规律还未能试验测试得到,因此将离散元数值试验所得理想结构性黄土在荷载和水作用下的破损演变规律,引入到应变分担形式的二元介质模型中,获得模型的响应并用于检验所得破损演变规律的合理性。首先给出了模型的本构方程,其中胶结元采用弹性模型,摩擦元采用修正剑桥模型,破损参数的函数形式通过对结构性黄土试样在加载和增湿作用下的离散元数值试验获得,然后应用编制的单元试验数值计算程序,检验了模型在一维压缩、一维湿陷、三轴压缩和三轴湿陷试验中的力学响应。结果表明该模型能够反映一维压缩试验中的压缩变形特性,一维湿陷试验中湿陷系数随压力的变化规律,三轴剪切试验中体变随围压的变化、初始弹性模量随围压的变化和三轴湿陷试验中逐步增湿的变形规律,胶结元的参数对力学特性影响较大,总体上在三轴压缩试验应变硬化时,离散元数值试验所得破损参数的变化规律比已有破损规律合理。

关键词：土力学结构性黄土破损参数微观机制本构模型

考虑初始结构性参数的结构性黄土边坡稳定性评价

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岩土力学 2014年第1期35卷 143-150页

作者：李荣建郑文刘军定闫蕊邵生俊西安理工大学岩土工程研究所西安710048 西安理工大学陕西省黄土力学与工程重点实验室西安710048

针对应力比结构性参数存在的问题,建立了结构性黄土初始结构性参数与含水率、围压之间的关系,在变形过程中建立了更为合理的结构性参数与广义剪应变的关系,并将其引入结构性黄土的强度理论中。在此基础上,通过数值计算对边坡结构性参数... 详细信息

针对应力比结构性参数存在的问题,建立了结构性黄土初始结构性参数与含水率、围压之间的关系,在变形过程中建立了更为合理的结构性参数与广义剪应变的关系,并将其引入结构性黄土的强度理论中。在此基础上,通过数值计算对边坡结构性参数分布的变化规律及潜在滑动面的确定进行了评价。研究结果表明:建立的初始结构性参数可以反映黄土边坡的结构性参数初始分布场;结构性参数变化的上限是初始结构性参数,下限为结构性完全丧失后的结构性参数,且其值等于1.0;在结构性黄土边坡稳定性分析中,通过结构性参数的分布规律可在一定程度上确定边坡的潜在滑动面,但仅适用于塑性区域呈明显的带状集中分布的情况。

关键词：边坡结构性黄土结构性参数初始结构性参数强度折减有限元法

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结构性黄土抗拉抗剪的双曲线强度公式推导

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2016年第11期35卷 1260-1265页

作者：郑文李荣建榆林学院建筑工程系陕西榆林719000 西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048

为能全面考虑结构性黄土的抗拉抗剪特性.通过抗拉强度、单轴抗压强度和常规三轴剪切强度等三种试验,针对结构性黄土的应力路径和强度破坏线进行分析.基于全面而合理地描述结构性黄土强度的抗拉强度特性和抗剪强度特性的观点,建立一种能... 详细信息

为能全面考虑结构性黄土的抗拉抗剪特性.通过抗拉强度、单轴抗压强度和常规三轴剪切强度等三种试验,针对结构性黄土的应力路径和强度破坏线进行分析.基于全面而合理地描述结构性黄土强度的抗拉强度特性和抗剪强度特性的观点,建立一种能综合考虑抗拉特性和抗剪特性的结构性黄土双曲线强度理论公式,并通过一系列数学推导证明了双曲线强度公式的理论正确性.研究表明:新建立的结构性黄土双曲线强度理论公式能较为有效、合理地反应结构性黄土的抗拉、抗剪特性.

关键词：结构性黄土抗拉强度抗剪强度双曲线公式推导

结构性黄土扭剪特性及联合强度破坏应力修正算法

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科技导报 2019年第14期37卷 86-92页

作者：骆建文李荣建王治军朱桥川杜志伟闫蕊西安长庆科技工程有限责任公司西安710021 西安理工大学岩土工程研究所西安710048

中国西北地区存在大量的陡峭黄土边坡,降雨或扰动均会导致黄土的结构性大大降低,可能导致滑坡的产生。通过新型扭剪强度测试仪分析了结构性黄土在扭剪试验过程中的破坏特征,基于扭剪试验结果对可以综合考虑结构性黄土抗拉及抗剪特性的... 详细信息

中国西北地区存在大量的陡峭黄土边坡,降雨或扰动均会导致黄土的结构性大大降低,可能导致滑坡的产生。通过新型扭剪强度测试仪分析了结构性黄土在扭剪试验过程中的破坏特征,基于扭剪试验结果对可以综合考虑结构性黄土抗拉及抗剪特性的联合强度公式进行了验证,并基于联合强度研究了土体破坏应力的修正算法。结果表明,原状黄土、重塑黄土的破坏扭矩随含水率增大而逐渐减小,且原状黄土的破坏扭矩大于重塑黄土;扭剪强度试验中破坏应力圆与联合强度破坏线相切,验证了联合强度公式具有合理的试验基础;基于联合强度提出的土体破坏应力修正算法,可为黄土边坡灾害评价提供更加切合实际的强度理论。

关键词：结构性黄土抗拉强度试验扭剪强度试验三轴强度试验联合强度

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结构性黄土的各向异性临界状态模型

地下空间与工程学报 2023年第4期19卷 1077-1086页

作者：侯乐乐翁效林周容名秦婧婧崔艺铖长安大学公路学院西安710064 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安710064

本文在结构性类修正剑桥模型的基础上综合考虑了天然黄土的结构性及其演化规律、初始各向异性特征,建立了适用于天然黄土的临界状态本构模型。从能反映土体结构性的类修正剑桥模型出发,通过在屈服面、硬化准则以及临界状态描述方面引入... 详细信息

本文在结构性类修正剑桥模型的基础上综合考虑了天然黄土的结构性及其演化规律、初始各向异性特征,建立了适用于天然黄土的临界状态本构模型。从能反映土体结构性的类修正剑桥模型出发,通过在屈服面、硬化准则以及临界状态描述方面引入各向异性参数,以此来反映天然黄土的各向异性特征。进一步地采用非相关流动法则推导出了饱和天然黄土的临界状态本构模型。本文模型共有9个参数,与传统的修正剑桥模型相比,增加了3个反映结构性的参数和1个各向异性参数,其均可通过常规三轴试验确定。通过选取不同地区黄土试验结果对比,表明所建立的本构模型能够较好地描述饱和天然黄土的结构性和各向异性特征。

关键词：结构性黄土临界状态初始各向异性本构模型