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低温建筑技术 2016年第8期38卷 112-114,125页

作者：陈艳妮浙江大学

总结了超固结土的变形特性,探讨了修正剑桥模型模拟超固结土受力响应的缺陷。在修正剑桥模型的基础上,引入边界面的概念来实现初始屈服面内部的弹塑性响应,并通过模拟不排水条件下超固结Lower Cromer Till的应力应变关系来验证模型的合... 详细信息

总结了超固结土的变形特性,探讨了修正剑桥模型模拟超固结土受力响应的缺陷。在修正剑桥模型的基础上,引入边界面的概念来实现初始屈服面内部的弹塑性响应,并通过模拟不排水条件下超固结Lower Cromer Till的应力应变关系来验证模型的合理性。

关键词：超固结土修正剑桥模型边界面理论映射中心和映射法则

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基于黏聚力弱化边界面模型的深部洞室响应分析

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铁道科学与工程学报 2023年第6期 2396-2405页

作者：梁基冠黄林冲马建军杨宏伟中山大学土木工程学院(隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室(中山大学)南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)广东省海洋土木工程重点实验室广东省地下空间开发工程技术研究中心) 中山大学.深圳航空航天学院

在原位地应力和开挖卸载作用下，深部洞室围岩呈现硬化-软化响应，这一特性对洞室力学响应评估和支护结构设计有着重要影响。为研究开挖后深部围岩的硬化-软化响应，基于边界面理论框架，引入黏聚力弱化机制，结合改进的Rowe应力-剪胀... 详细信息

在原位地应力和开挖卸载作用下，深部洞室围岩呈现硬化-软化响应，这一特性对洞室力学响应评估和支护结构设计有着重要影响。为研究开挖后深部围岩的硬化-软化响应，基于边界面理论框架，引入黏聚力弱化机制，结合改进的Rowe应力-剪胀规律，构建了深部围岩黏聚力弱化边界面模型，将常见的屈服面-峰值强度面-残余强度面简化为初始（峰值）边界面-残余边界面，避免了屈服面参数测量误差对计算结果的影响。在该本构模型增量化应力-应变关系的基础上，引入Hencky应变以评估洞室大变形工况，并引入辅助变量完成坐标转换，推导了描述深部圆形洞室周围应力场分布的常微分方程组。进一步地，结合深部圆形洞室的地应力环境等边界条件，对常微分方程组进行求解，获得所研究工况下的深部洞室应力分布，并将所得结果与现有解答进行对比校验。随后，分别讨论了相同支护力与不同地应力组合，以及相同地应力与不同支护应力组合等工况下的洞室应力分布。此外，基于所得深部洞室应力分布解答，计算围岩特征曲线并与相关文献进行对比，并讨论残余黏聚力取值对围岩特征曲线的影响。相关结果表明：黏聚力弱化边界面模型可以较好地描述岩石试样的硬化-软化力学行为。采用黏聚力弱化边界面模型可以有效描述深部洞室周围的应力分布，并能为支护设计提供参考。所得的围岩特征曲线能有效反映围岩的响应特征，在中段同支护力下预测的变形值比经典解答略大，残余黏聚力取值对围岩特征曲线影响较大。本文相关结论可为深部洞室支护理论构建、施工方法研发和保障深部洞室安全提供参考。

关键词：深部洞室黏聚力弱化边界面理论响应围岩特征曲线

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一种基于边界面的饱和软黏土弹塑性动本构模型

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岩土工程学报 2021年第5期43卷 901-908,I0005,I0006页

作者：冯双喜雷华阳天津大学建筑工程学院土木工程系天津300354 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300354 中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室天津300354

弹塑性动本构模型对循环荷载作用下路堤和地基基础的设计具有重要意义,构建兼顾实用性和通用性的动本构模型是目前岩土工程设计面临的主要问题。在临界状态和边界面理论框架下建立了综合表征饱和软黏土循环退化、非线性、滞回和变形累... 详细信息

弹塑性动本构模型对循环荷载作用下路堤和地基基础的设计具有重要意义,构建兼顾实用性和通用性的动本构模型是目前岩土工程设计面临的主要问题。在临界状态和边界面理论框架下建立了综合表征饱和软黏土循环退化、非线性、滞回和变形累积特性的弹塑性动本构模型。在p’-q空间中,将参数n,ξ引入剑桥边界面方程,提出了反映水滴形和类椭圆形的广义剑桥边界面方程,统一了边界面形状。结合三角形相似原理建立了加载面和屈服面之间映射关系,形成了考虑循环退化模量场。通过常规的室内试验,确定了模型中9个参数。开展了等向循环加载和不等向循环加载的动三轴试验和数值模拟,分析了饱和软黏土应力-应变关系和应力路径,研究结果证明了试验结果与模型预测结果基本一致,模型可合理分析饱和软黏土的循环退化、非线性、应变累积和滞回特性。

关键词：饱和软黏土动本构模型边界面理论广义剑桥边界面方程循环退化

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基于热力学理论的超固结土本构模拟

基于热力学理论的超固结土本构模拟

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作者：陈艳妮浙江大学

学位级别：硕士

随着我国经济实力和综合国力的不断增强,高速公路、铁路、机场和堤防工程等基础设施的建设蓬勃发展。超固结土覆盖区域广泛,其工程力学特性十分复杂,建立超固结土本构模型,并准确预测超固结黏土地基强度及变形,已成为当前岩土工程领域... 详细信息

随着我国经济实力和综合国力的不断增强,高速公路、铁路、机场和堤防工程等基础设施的建设蓬勃发展。超固结土覆盖区域广泛,其工程力学特性十分复杂,建立超固结土本构模型,并准确预测超固结黏土地基强度及变形,已成为当前岩土工程领域重要研究内容。本文以热力学原理为基础,建立了超固结土在不同固结应力路径下的本构模型。在对修正剑桥模型和a非相关联模型耗散势函数进行分析的基础上,考虑屈服面的形状变化和旋转,提出了新的耗散势函数,得到了真实应力空间的屈服函数,用于模拟不同固结应力历史的黏土剪切特性。同时引入边界面理论来实现加载初期超固结土的弹塑性响应。本论文同时提出了新的旋转硬化准则,并满足热力学及临界状态理论要求。建立的模型对不同类型土的常规三轴压缩试验进行模拟,通过对比等向固结和各向异性固结、正常固结和超固结条件下的排水和不排水实验数据,验证了模型的有效性和合理性。本文的主要研究内容和结论如下：（1）根据试验数据研究了临界破坏时屈服面的形状要求,并以修正剑桥模型和α非相关联模型的耗散势函数为基础,提出了考虑屈服面形状特性的耗散势函数,建立了耗散空间内α-β的屈服函数,获得了真实应力空间的屈服面;（2）在a-β模型中引入边界面理论来模拟超固结土加载初期的弹塑性响应;采用可移动映射中心,并通过合理的剪胀公式,实现了强超固结土加载初期的剪胀行为;将塑性模量中的临界状态应力比用虚峰值应力比代替,反映材料的软化行为;（3）在α-β边界面模型中引入旋转硬化机制来,建立了各向异性固结土的本构模型;根据热力学理论要求临界状态时自边界面的旋转角度及其增量必须为0,提出了新的旋转硬化法则;（4）各向异性α-β边界面模型共有9个材料参数,其中M、λ、κ、v、N与修正剑桥模型一致,α和β用于调整屈服面的形状,A0和m用于描述旋转硬化机制,模拟各向同性固结土时A0和m取0;对5种不同类型土在不同固结历史和排水条件下的三轴试验进行模拟,验证了模型能够较好地模拟黏土的力学特性。

关键词：热力学理论超固结黏土等向固结各向异性固结临界状态理论 α-β屈服函数边界面理论旋转硬化法则本构模型

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川西山区崩坡积混合土循环荷载作用下非饱和动本构模型研究

川西山区崩坡积混合土循环荷载作用下非饱和动本构模型研究

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作者：黄辉西南交通大学

学位级别：硕士

高速公路、铁路和地铁在运营过程中的地基沉降问题日益突出,研究土体在交通荷载作用下的动力机制以及如何建立相应的动本构模型已成为亟待解决的一大技术问题。现有的研究对象都是在砂土及软粘土上,而崩坡积混合土研究很少。崩坡积混合... 详细信息

高速公路、铁路和地铁在运营过程中的地基沉降问题日益突出,研究土体在交通荷载作用下的动力机制以及如何建立相应的动本构模型已成为亟待解决的一大技术问题。现有的研究对象都是在砂土及软粘土上,而崩坡积混合土研究很少。崩坡积混合土在川西山区分布广泛,具有多种矿物成分、多种级配、颗粒形态复杂及环境影响因素多变等特点。试验研究表明：非饱和性和细颗粒含量差异是川西崩坡积混合土的两大特征。因此,综合考虑非饱和性与细颗粒含量差异两大基本特征,构建可用于该类土动力反应分析中的HHT模型,为该类混合土结构物的动力稳定性分析与灾害防治提供可靠的理论依据与分析方法,对于川西山区乃至整个西南地区各类混合土天然边坡、高路堤、高速公路铁路路基等结构物的建设与安全运营,具有极其重要的理论与工程实用价值。通过室内试验一系列的研究,两种土的粘粒含量和粘土矿物有差别,根据微观土力学理论,天然孔隙比e会产生差异;在非饱和静三轴试验中,二号土的抗剪强度大于一号土,其影响本文用参数ks来反映。非饱和土体中水、力间的耦合关系可以采用Van Genuchten土水特征曲线来建立,用参数βSr、n、m反映。非饱和静三轴试验表明,两种土样的应力应变特性受含水率(即基质吸力)的影响较大,用参数ks,s来反映其应力应变特性。非饱和固结试验表明,基质吸力是影响混合土固结特性的一个重要参量,用参数λ(s)、κ、r、β来反映其固结特性。所以与混合土的非饱和性和细颗粒含量差异有关参数有10个,分别为e、αSr、n、m、ks、s、λ(s)、κ、r、β,这些参数可以通过室内试验结果或拟合获得。在边界面弹塑性理论的框架内,综合考虑崩坡积混合土的两大主要特征的影响参数,结合能够比较真实描述非饱和土体湿陷性能的LC屈服曲线,同时基于可移动映射中心的映射准则,采用经典的MCCM作为塑性势方程,从而构建HHT模型。对比发现,HHT模型不但可以较好地反映非饱和混合土在静载和循环荷载下的力学特性,而且能够真实地预测土体在加、卸载过程中的滞回特性。

关键词：非饱和混合土细颗粒含量边界面理论参数动本构模型

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