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考虑孔口周边均匀切应力作用的柱形孔扩张二维弹塑性分析

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岩土工程学报 2024年

作者：于旭光唐山工业职业技术学院

为了求解两向不等压应力场和孔口剪切应力共同作用下的柱形孔扩张弹塑性统一解，首先将应力函数展开为三角级数形式，推导了弹性区应力和位移；接着采用统一强度理论和相关联流动法则，推导了塑性区应力和位移；最后通过保角映射函数确... 详细信息

为了求解两向不等压应力场和孔口剪切应力共同作用下的柱形孔扩张弹塑性统一解，首先将应力函数展开为三角级数形式，推导了弹性区应力和位移；接着采用统一强度理论和相关联流动法则，推导了塑性区应力和位移；最后通过保角映射函数确定了弹塑性交界线，进而根据弹塑性交界线处的应力连续条件，采用最小二乘法确定了弹性区应力和位移中的常系数。新提出的弹塑性统一解提供了一种求解柱形孔扩张问题的新框架，不仅扩展了Tresca屈服准则下的解，还可以反映柱形孔扩张时的“非圆效应”。通过与复变函数法、试验值对比验证了本文解的正确性，并且分析了各个参数对弹塑性交界线、应力和位移的影响。

关键词：两向不等压应力场均匀剪切应力统一强度理论相关联流动法则最小二乘法

基于双剪统一强度理论应变退化模型的隧道结构稳定性分析

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工程力学 2018年第A01期35卷 205-211页

作者：关少钰白涌滔西安交通大学人居环境与建筑工程学院陕西西安710049

论文基于双剪统一强度准则应变软化模型对圆形隧道稳定性的分析,提出一种简单的数值计算方法来对围岩进行弹塑性分析。该文采用差分法,基于广义形式的双剪应力屈服准则,并采用相关联流动法则,建立本构方程。对于应变软化模型,该文选定... 详细信息

论文基于双剪统一强度准则应变软化模型对圆形隧道稳定性的分析,提出一种简单的数值计算方法来对围岩进行弹塑性分析。该文采用差分法,基于广义形式的双剪应力屈服准则,并采用相关联流动法则,建立本构方程。对于应变软化模型,该文选定塑性应变增量作为软化参数,并且假设强度参数随软化参数成线性函数关系。弹性区的解答引用拉梅解答,而求解塑性区的解答时,将塑性区分成很多微元圆环,并假设每个圆环的径向应力?r沿半径向内均匀递减;其次,建立每个微元圆环的平衡微分方程、本构方程、几何方程及相邻两微元之间的应力增量和应变增量的关系。从弹塑性交界面处的塑性区最外一个圆环开始,求解出每一个微元圆环的解答。并且利用MATLAB进行编程求解出最终的结果:应力场、应变场、径向位移场的数值解。此外还分析讨论了中间主应力影响系数b、软化参数临界值η*对解答的影响,并分析了影响塑性区半径的因素。

关键词：地下空间结构双剪统一强度理论应变软化弹塑性分析相关联流动法则

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饱和粘土中挤土桩球形孔扩张的弹塑性分析

工程力学 2008年第8期25卷 180-187页

作者：胡伟黄义刘增荣栗蕾西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

将桩体的贯入模拟为球形孔扩张过程,基于球形孔扩张理论,在大变形假定情况下,结合修正剑桥模型及水力压裂理论,由最小耗能原理从能量的角度推导出了饱和粘土中挤土按球形孔扩张后,土体整个范围内,包括弹性区、塑性区、破坏区内的应力、... 详细信息

将桩体的贯入模拟为球形孔扩张过程,基于球形孔扩张理论,在大变形假定情况下,结合修正剑桥模型及水力压裂理论,由最小耗能原理从能量的角度推导出了饱和粘土中挤土按球形孔扩张后,土体整个范围内,包括弹性区、塑性区、破坏区内的应力、位移及超孔隙水压力分布的解析解,并分析了土的超固结比对结果的影响,和其他文献的比较结果证明了理论解析解的准确性。其结论可为饱和土地区的静压桩、打桩等岩土工程问题提供理论依据。

关键词：圆孔扩张理论修正剑桥模型相关联流动法则超固结比大变形水力压裂理论最小耗能原理

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长大深基坑施工空间效应研究

岩土力学 2010年第5期31卷 1579-1584,1596页

作者：雷明锋彭立敏施成华安永林中南大学土木建筑学院长沙410075

针对目前长大深基坑施工空间效应的研究主要集中在数值模拟方面,理论研究尚不多见的现状,提出了黏性土条件下长大深基坑施工空间效应的简化计算方法。引入等代内摩擦角的概念,将基坑坑周土层等代为无黏性均质体,应用土的塑性上限理论及... 详细信息

针对目前长大深基坑施工空间效应的研究主要集中在数值模拟方面,理论研究尚不多见的现状,提出了黏性土条件下长大深基坑施工空间效应的简化计算方法。引入等代内摩擦角的概念,将基坑坑周土层等代为无黏性均质体,应用土的塑性上限理论及相关联流动法则,采用极限平衡分析法,对长大深基坑拉裂-剪切和纯剪切两种三维破坏模式下的空间效应进行了具体研究,给出了相应的空间效应系数计算公式,并进行了算例分析。研究结果表明,该方法避免了数值模拟的低效率、高费用、长周期的缺陷,可手算完成;计算成果能直接得出基坑坑壁空间效应系数的分布特征及量值大小,可用于指导基坑支护结构、施工方案的设计以及信息化监测测点布置和断面选择。

关键词：长大深基坑空间效应简化计算塑性上限理论相关联流动法则等代内摩擦角极限平衡分析法

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非饱和土中球形孔扩张的弹塑性分析

岩土工程学报 2006年第10期28卷 1292-1297页

作者：胡伟刘明振西安建筑科技大学土木学院陕西西安710055

在考虑土体体积变化的前提下,应用圆孔扩张理论,结合修正剑桥模型推导出了非饱和土中球形孔扩张后,土体中应力、位移分布的解析解;并分析了超固结比对结果的影响。其结论可为非饱和土地区的沉桩、静力触探等岩土工程问题提供理论依据。

关键词：圆孔扩张理论修正剑桥模型相关联流动法则超固结比大变形

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基于上限定理的边坡横向条分稳定计算

自然灾害学报 2010年第5期19卷 132-137页

作者：沈均何思明吴永中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室四川成都610041 中国科学院.水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041

基于塑性极限分析上限定理的基本原理,结合传统的边坡稳定性计算方法,提出了边坡稳定性分析的横向条分计算模型。根据相关联流动法则和变形协调条件,通过外力功率与塑性变形区内部能量耗损率相等的条件,建立了虚功率方程,利用强度折减... 详细信息

基于塑性极限分析上限定理的基本原理,结合传统的边坡稳定性计算方法,提出了边坡稳定性分析的横向条分计算模型。根据相关联流动法则和变形协调条件,通过外力功率与塑性变形区内部能量耗损率相等的条件,建立了虚功率方程,利用强度折减得到了边坡稳定性计算表达式。以某一工程为实例,进行了稳定性分析计算,并与不平衡推力法以及极限分析竖向条分方法的计算结果进行了比较,计算结果说明了所提方法的正确性和有效性。

关键词：上限定理横向条分法相关联流动法则变形协调条件虚功率方程强度折减

沉桩扩孔速度对非饱和土中柱形扩孔挤土效应的影响

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应用力学学报 2009年第2期26卷 370-374页

作者：胡伟黄义唐亮海南大学海口570228 西安建筑科技大学西安710055 哈尔滨工业大学哈尔滨150090

以柱形孔扩张模型模拟沉桩过程,推导出考虑速度因素时桩周土体的位移、应力解析解。以弹塑性交界面处单元体的运动情况作为参考标准,将区域内任何一点的应力、位移描述成塑性区半径和扩张后土体单元距孔心的距离函数。采用小变形理论求... 详细信息

以柱形孔扩张模型模拟沉桩过程,推导出考虑速度因素时桩周土体的位移、应力解析解。以弹塑性交界面处单元体的运动情况作为参考标准,将区域内任何一点的应力、位移描述成塑性区半径和扩张后土体单元距孔心的距离函数。采用小变形理论求解出r处的径向扩张速度与弹塑性交界面的径向扩张速度之比应满足的关系式。最后结合沉桩扩孔速度的已知条件推导出沉桩后桩周土体塑性区、破坏区的范围。整个土体范围内应力、位移表达式形式仍与不考虑沉桩扩孔速度因素时一样。对比分析表明:相同桩径条件下,随着沉桩扩孔速度的增加,沉桩影响范围也越来越大;随着桩径的增加,沉桩影响范围受沉桩扩孔速度的影响程度则降低。此外,相应于一定的桩径存在一个临界速度,当沉桩扩孔速度大于临界速度时,需要考虑速度因素;小于临界速度时不考虑则是偏于安全的。本文的研究成果主要适合于软土。

关键词：柱形孔扩张理论修正剑桥模型相关联流动法则沉桩扩孔速度小变形

非饱和土中考虑沉桩扩孔速度影响的半球形孔扩张弹塑性分析

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岩石力学与工程学报 2007年第S2期26卷 4339-4342页

作者：胡伟黄义刘增荣西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

考虑沉桩速度的影响,以弹塑性交界面处单元体的运动情况作为参考标准,将区域内任何一点的应力、位移描述成塑性区半径R和扩张后土体单元距孔心的距离r的函数。采用小变形理论求解出r处的径向扩张速度与弹塑性交界面的径向扩张速度之比V... 详细信息

考虑沉桩速度的影响,以弹塑性交界面处单元体的运动情况作为参考标准,将区域内任何一点的应力、位移描述成塑性区半径R和扩张后土体单元距孔心的距离r的函数。采用小变形理论求解出r处的径向扩张速度与弹塑性交界面的径向扩张速度之比V应满足的关系式,其中后者的扩张速度认为由两部分组成:一部分是由于扩张本身而产生的位移速度;另一部分是由于扩张引起的变形导致土体连续进入塑性状态而产生的附加速度。最后,结合扩孔速度的已知条件推导出沉桩后桩周土体塑性区、破坏区范围,而整个土体范围内应力、位移表达式形式仍与已有相关研究中一样。该研究成果可为非饱和土地区的动力打桩和夯扩桩等工程问题提供一定的理论依据。

关键词：土力学圆孔扩张理论修正剑桥模型相关联流动法则扩孔速度小变形

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考虑墙后成层填土的主动土压力研究

考虑墙后成层填土的主动土压力研究

作者：邱佳荣南京大学

学位级别：硕士

经典的朗肯和库仑土压力理论都存在局限性,而现有一些计算理论大都以均质填土为研究对象,对墙后为层状填土特别是粘性土的研究较少。针对这些不足,本文基于极限平衡分析方法研究了墙后成层填土的挡土墙主动土压力,具体如下：(1)针对朗... 详细信息

经典的朗肯和库仑土压力理论都存在局限性,而现有一些计算理论大都以均质填土为研究对象,对墙后为层状填土特别是粘性土的研究较少。针对这些不足,本文基于极限平衡分析方法研究了墙后成层填土的挡土墙主动土压力,具体如下：(1)针对朗肯和库仑土压力理论的不足,对其进行改进,提出基于极限平衡理论的改进地计算方法,能满足复杂条件下土压力的计算。该方法可以直接得到临界滑裂面倾角的显示解、土压力大小和作用点位置。通过算例对比分析并验证该方法的正确性,改进方法可以退化成为传统的朗肯和库仑公式。改进方法考虑的因素比较全面,适用范围更广,计算精度较高,能较好地应用于工程实际。(2)研究了墙后双层粘性填土的主动土压力,推导出土压力合力、分布强度及作用点位置的计算公式,与传统方法进行对比分析验证了本文方法的正确性及合理性,该公式推导严密,能较好地应用于实际工程,可推广至多层粘性土。并对影响滑裂面倾角、土压力及合力作用点位置的关键因素进行了分析,揭示了影响挡土墙土压力及稳定性的主要影响因素。(3)推导出地震荷载作用下的墙后双层粘性填土的主动土压力合力、分布强度和作用点位置的计算公式。分析了地震荷载对双层填土主动土压力的影响。(4)将本文的方法推广至多层填土情况,考虑诸多影响因素,推导了多层填土的主动土压力计算公式,并基于Visual Basic语言开发了主动土压力的计算程序。(5)用本文的方法对具体工程实例进行分析,验算挡土墙的稳定性,为工程设计提供参考。

关键词：平移模式挡土墙主动土压力层状填土相关联流动法则