?????????????????????????е??й????

 系统综述了计算机透析成像技术(CT)的基本原理及其在岩土工程中的应用现状,包 括CT的图像重建理论、CT图像分析的进展、岩土材料损伤的探测方法、岩土材料结构变 化的动态监测、岩土材料本构模型的建立等方面.     

岩土力学虚拟实验仿真系统开发及其应用

数值试验是认识岩土材料细观与宏观力学行为的一种重要手段,是常规岩土力学实验的补充和延伸.本文以pfc颗粒流为平台,利用matlab和fish语言混合编程编写了岩土力学虚拟实验仿真系统,系统根据获取的岩土材料天然结构构造图像信息,可以生成含不同天然结构构造信息的岩土体试件.可以对不同规格试件实现伺服加卸载,可以监测任意点的应力应变信息,可以捕捉试件加卸载过程中的边界输入能量和摩擦能、动能及应变能的转换信息,捕捉试件的最终破坏形态和破坏过程中裂纹扩展信息及不同类型裂纹的数量演化信息.利用其可以研究岩土材料天然结构构造特征对其宏观、细观力学行为的影响.     

基于图像处理技术和CT试验的裂纹量化描述

首先对CT试验和基于数学形态学的图像处理技术进行了简单介绍。在此基础上,定义了裂纹的提取方法和判定准则,并在此提取结果的基础上,建立了一套对图像进行信息提取、几何测量和空间描述的量化参数体系。以某砂岩CT试验为例,进行了岩土CT图像量化描述。该方法也探索了一种岩土力学CT试验数据分析的新途径。     

岩土介质的分形孔隙和分形粒子

岩土介质是晶粒状材料,存在大量的孔隙。这些孔隙的存在严重地影响岩土介质的力学、物理和化学性能。大量的研究表明,岩土介质的孔隙几何从原子尺度到晶粒尺寸范围内均表现出分形特征。目前分形几何已被广泛应用来研究岩土的孔隙率,输运特性和渗透性等等。本文从5个方面来讨论岩土介质的分形孔隙和分形粒子:①分形几何简介;②孔隙介质的分形模型;③岩土介质的分形孔隙特性和它们的分形量测方法;④岩土的分形粒子;⑤水土保持估计中的分形毛细管模型。      

经典弹塑性力学体系下岩土材料的本构方程

剑桥模型,修正剑桥模型以及近年来出现的适用于砂土和黏土的统一硬化模型在岩土工程中有重要的科研和实用价值．在经典弹塑性力学框架下重新推导了以上这些岩土材料本构方程,对岩土工程中常用的本构模型和经典弹塑性理论框架下的岩土本构模型进行了对比,将两个体系下的相关量建立了联系．     

岩土力学近期发展浅议

本文对岩土力学研究中的几个主要方面作了简要的介绍与讨论,包括岩土介质的本构关系、 岩体断裂性质、节理与层面问题、现场测试、室内试验有待解决的问题、岩土介质与上部结构物的共同作用、环境岩土力学与工程、数值分析与计算机辅助设计以及岩土力学与工程中的不确定性问题.文中还对学科发展与工程应用、数值计算与数值模拟、研究方法与技术途径、新领域与学科之间的相互渗透以及岩土力学与工程当前的有利与不利之处分别作了简要的说明与讨论.     

深圳地区部分岩土类型剪切波速与深度的关系分析

本文对深圳市部分岩土类型的剪切波速与埋深的关系进行了相关分析。在分析中, 考虑了岩土成因、岩土类型、物理状态和场地所处的地貌类型对剪切波速的影响, 取得了对岩土工程有指导意义的重要结果。     

高频振动下岩土颗粒材料动力行为及细观机理

针对高频振动条件下岩土颗粒材料动力响应放大的现象,采用离散元法开展了一系列动双轴数值试验,分析了不同荷载频率下岩土颗粒材料的动力行为及其细观特征．试验结果表明：对于模拟的岩土颗粒材料,在加载频率为30～40 Hz时的动力变形尤其明显,加载过程中塑性变形快速发展,试件内部形成“八”字型剪切带,动刚度显著降低．提出了“竖向分布系数”描述试件内部的局部变形规律,并结合颗粒细观受力特征,探究了试件变形加剧和刚度弱化的细观机理．研究发现相较20 Hz和60 Hz工况,加载频率为40 Hz时试件中下部区域的局部动变形振动幅值明显增大,颗粒处于高度动力非平衡态,颗粒体系的排列结构和接触力剧烈调整,使得试件变形加剧、承载性能显著弱化．     

非均质材料弹塑性破裂过程的数值模拟研究

阐述了岩土类材料的非均质特性，根据这种特性提出了对材料参数进行随机赋值的方法。为了对非匀质类材料的弹塑性破裂过程进行数值模拟研究，必须在有限元计算中实现材料的参数随机赋值。还给出了实例－－平面应力状态下试样的弹塑性破裂过程的数值模拟分析。     

工程地质与岩土工程

对于工程地质与岩土工程的两个概念进行了详细对比 ,指出他们的异同。指出工程地质是岩土工程的基础 ,岩土工程是工程地质的一个延伸     

红板岩材料隐式本构模型的建立及其应用研究

针对红板岩材料在岩土工程中所表现的大量模糊的和不确定的因素等特点,基于人工神经网络的学习能力,借助于室内岩石力学试验,进行了对该材料的力学本构特性进行了神经网络模拟研究,提出了隐式本构模型的思想和方法,并通过该方法对该岩石的流变试验结果进行学习,获得了以网络权值结构保存的力学特性知识,由此得到了表征红板岩应力应变本构关系的隐式本构模型。应用结果表明,该方法对岩土类材料本构关系的模拟研究具有很好的应用前景。     

基于CT扫描的花岗岩三维数值试件重构模型及应用

本文以花岗岩试件为研究对象,借助于先进的CT技术获取试件内部结构切片图像,利用数字图像处理技术实现了基于CT图像的花岗岩试件结构的识别和表征,基于矢量化方法和岩石破裂过程分析系统RFPA3D建立了花岗岩三维数值试件,对花岗岩试件单轴压缩破裂过程进行了数值模拟。通过数值试验结果与物理实验结果对比发现,基于CT扫描的花岗岩数值试件的破裂模式与室内实验得到的破裂模式相似,为深入研究岩石、复合材料等力学特征提供了一种可行方法。     

我国土工离心模型试验技术发展综述

小尺寸物理模型试验是岩土力学与岩土工程研究的重要手段。常规小比尺模型由于其自重产生的应力远低于原型,以及原型材料明显的非线性,因而不能再现原型的特性。解决这一问题的唯一途径是提高模型的自重,使之与原型等效。提高模型的自重应力水平、增大材料自重的最简便的方法就是用离心机。本文在总结回顾大量文献资料的基础上,根据离心模型试验技术的研究深度和应用范围,将我国土工离心模型试验技术的发展历史分为3个阶段,并分别阐述了各阶段土工离心模型试验技术在我国的应用类型及研究状况,介绍了试验设备、试验技术、数据采集等几个方面的发展历程。最后,总结指出了目前离心模型试验技术研究存在的问题,并对今后的研究和工作做了展望。     

粒状材料中水力劈裂的认识

水力劈裂在岩土工程、环境工程和石油工程中已得到很好地应用,但另一方面又会造成大坝渗漏破坏、浆液流失以及石油行业中经常遇到的浅水流动等严重后果。连续固体材料（如岩石）中的水力劈裂理论是建立在抗拉强度基础之上,对此,国内外的研究已经比较深入。而对于粒状材料中的研究尚处于起步阶段,仅有少数的试验和数值研究。本文综述了粒状材料中水力劈裂室内试验、现场试验、解析分析和数值模拟的研究成果,分析了当前研究中对这一现象认识的不足,并对今后可能的研究方向进行了预测。     

土的各向同性化变换应力方法

在不同方向的力学参数、结构特性及应力应变关系的不同为材料的各向异性, 建立能够反映这种复杂特性的强度准则、本构模型, 对于材料本构关系的研究具有重要的理论意义. 但材料的各向异性一直是其力学特性描述的难点, 对此, 郑泉水院士提出了各向同性化定理, 为后续研究解决材料的各向异性问题提供了方向及思路. 作者等针对土的应力诱导各向异性提出了变换应力方法, 这种方法同样遵循对材料进行各向异性问题各向同性化处理的思路, 与郑泉水院士的各向同性化定理是一脉相承的, 也是对各向同性化定理的发展. 本文旨在通过分析各向同性化定理与变换应力方法明确两者间的内在联系, 并以土材料的应力诱导各向异性处理为例, 说明在具体材料的各向异性处理过程中面临的现实问题以及变换应力方法是如何解决这些问题的. 分析并给出了变换应力方法应用时的三个合理假设, 推导出了具体的变换应力数学公式, 阐明了在考虑土的应力诱导各向异性的具体函数已经给出的情况下, 在构造土的弹塑性本构模型中采用变换应力方法的必要性.      

爆炸加载下混凝土表面的裂纹扩展

为深入研究内爆加载下岩土类材料的破坏机理，提出了一种新的爆炸裂纹检测算法，采用数字图像相关方法测量表面位移场和应变场，建立了裂纹扩展和扩张模型，并通过混凝土内爆试验观测裂纹扩展过程，研究了裂纹长度扩展与宽度扩张规律。结果表明，裂纹长度扩展是应力波和爆生气体共同作用的结果，裂纹最大扩展速度为225.95 m/s，平均速度为122.27 m/s，裂纹总长159.92 mm，长度扩展止于1.75 ms；裂纹的张开由气体主导，最大宽度1.59 mm，作用时间长达4.5 ms；拉应变集中区先于裂纹出现，其形状决定了裂纹的走向和趋势，爆炸加载下断裂过程区长度为骨料粒径的8～9倍。     

测量土体内部位移场的一种新方法

采用数字图像相关分析方法,对砂土受均布荷载作用的全场位移进行了测试分析,并与传统的布辛奈斯克解计算结果相比较,得到了满意的效果,该法在连续体的位移场测量方面已有广泛应用,而用于土体的位移测量却少见,测得位移场后,再根据土的本构关系即可求得相应的应力场。这为土体模型试验中量测变形开拓了新的途径,也为岩土和地基工程的深入研究提供了一种更有效的方法。     

混凝土单轴压缩下细观损伤特性的CT研究

混凝土是一种非均质的材料,在细观层次上将混凝土看作由骨料、砂浆和两者之间的界面组成的三相复合材料.本文利用CT技术对混凝土的细观损伤过程进行实时扫描观测,获得了混凝土试件实时静力压缩CT图像,提取出图像上各点的CT数并根据分区理论定义了一个基于CT数的统计损伤变量.通过对图像和CT数以及损伤变量的分析表明混凝土试件在静力压缩条件下经历了压密阶段、扩容阶段,损伤急剧增大到破坏的细观损伤演化全过程,以此反映了混凝土细观损伤演化的特性.进而通过细观损伤对混凝土材料裂纹的扩展、贯通以及最后失稳破坏的破坏实质进行了有益的探索.     

Computational aspects in finite strain plasticity analysis of geotechnical materials

This paper presents a framework to describe the constitutive behaviour of geotechnical materials in the context of multiplicative finite strain. A suitable energy function is chosen allowing the hyperelastic response to be energy conserving. The corresponding tangent modulus is derived to ensure quadratic rates of convergence of the Newton–Raphson procedure in the finite element solution. Standard element tests are given to demonstrate the performance of the algorithms developed.     

RESEARCH OF CONSTITUTIVE RELATION CORRECTION OF GEOTECHNICAL MATERIALS AND THEORETICAL SOLUTION DUE TO PILE-SOIL INTERACTION

地基土的变形模量值不仅和土层所受的先期固结压力大小直接相关, 还受桩土作用产生的附加体积应变的影响.首先, 针对岩土散体材料分析其本构关系的主要影响因素, 研究模量随埋藏深度和体积应变的变化规律, 并对Duncan-Chang本构模型进行抗拉模量值修正.其次, 综合考虑岩土材料拉压模量不等修正以及桩土作用位移边界特点, 应用变分理论推导桩土作用造成的位移、应变和应力场理论解答.最后, 应用已有的经典土压力理论和小孔扩张理论对理论推导结果进行对比和分析验证.研究结果对桩基础设计施工、相应环境保护措施的选择和设计有较大的指导作用.