循环载荷下砂质土的本构模型

提出了一个描述砂质土循环载荷条件下主要特性的本构模型，并且采用不同围压下多种加载途径的土力学实验确定了模型中的待定材料常数，由本构模型的增量工数值积分计算所得到的理论曲线与不同应力路径下实验曲线十分接近，经实验验证这种本构模型能广泛地应用土工问题的弹－塑性有限元分析中。     

一个考虑沉积物孔径分布特征的水合物相平衡模型

天然气水合物的相平衡条件一直是水合物相关研究的重点和难点. 本文探讨了沉积物孔隙大小及其分布特征对水合物相平衡条件的影响机理, 提出了有效孔隙半径的概念, 并利用沉积物孔隙大小分布特征, 假设孔径分布呈正态分布, 建立了水合物饱和度和有效孔隙半径之间的定量关系; 与传统的van der Waals-Platteeuw相平衡模型相结合, 提出了一个考虑沉积物孔隙大小及其分布特征的相平衡模型. 相对于传统模型, 本模型所表达的相平衡条件不再是二维平面的p-T曲线, 而是温度、压力以及水合物饱和度之间的三维定量关系. 这一特征使得所建模型既能较为真实地反映水合物形成与分解机理, 又能有效地考虑孔隙大小分布对水合物相平衡条件的影响. 通过与实验数据对比, 证明了所建模型的预测结果优于其他模型. 本模型在温度和压力条件确定的情况下还可以预测沉积物中水合物的饱和度, 因此, 可用于地层中水合物储量计算.     

Implicit scheme for integrating constitutive model of unsaturated soils with coupling hydraulic and mechanical behavior

A constitutive model of unsaturated soils with coupling capillary hystere- sis and skeleton deformation is developed and implemented in a fully coupled transient hydro-mechanical finite-element model （computer code U-DYSAC2）. The obtained re- sults are compared with experimental results, showing that the proposed constitutive model can simulate the main mechanical and hydraulic behavior of unsaturated soils in a unified framework. The non-lineaxity of the soil-water characteristic relation is treated in a similar way of elastoplasticity. Two constitutive relations axe integrated by an implicit return-mapping scheme similar to that developed for saturated soils. A consistent tan- gential modulus is derived to preserve the asymptotic rate of the quadratic convergence of Newton＇s iteration. Combined with the integration of the constitutive model, a complete finite-element formulation of coupling hydro-mechanical problems for unsaturated soils is presented. A number of practical problems with different given initial and boundary conditions are analyzed to illustrate the performance and capabilities of the finite-element model.     

毛细滞回内变量模型的高效数值积分方法

毛细滞回内变量模型是基于热动力学基本原理推导出来的土水特征本构模型,能够有效地描述干湿循环情况下非饱和土中的毛细滞回现象.研究了该模型的形式特点和数值积分方法,就经典的Euler法、4阶Runge-Kutta法和4阶Adams-Bashforth法的积分效果进行了对比.计算结果表明,Euler法精度很低,累计误差较大;4阶Adams-Bashforth法精度最高,且运算效率高于同阶的Runge-Kutta法,适合对该模型进行求解和参数标定.将基于Adams-Bashforth法的子程序集成到有限元程序中,两相渗流模拟结果的精度有了较大提高.