砂土串囊式充气锚杆承载力的研究

在砂土地层中,串囊式充气锚杆的研究还比较少,其承载特性及受力机理尚不明确.本文基于莫尔-库仑模型和Vesic圆孔扩张理论法,分别对圆柱体、球体、组合体、椭球体假设下的串囊式充气锚杆的扩大段进行计算分析.并将计算结果与试验得到的实测值进行对比.结果表明:四种形状假设中椭球体的形状假设理论值与实测值的误差最小,仅为8.35...     

基于临界状态的砂土本构模型研究

砂土孔隙比及所受压力是其力学特性的重要影响因素. 本文基于砂土临界状态线特性分析,采用以e-(p/p_a)ξ平面内的线性关系描述其等向压缩线. 通过对比分析两种不同压缩线函数 与临界状态线函数之间的关系提出更适合描述砂土在等向压缩下的参考压缩线,并给出了基于参考压缩线的等向硬化规律. 建议了适用于 描述砂土剪切特性的屈服面函数,并给出利用等向压缩和等p路径确定屈服面形状参数μ的方法. 将不同应力比对应的压缩线作为砂土状态参量参考线,以获取潜在强度M_f与特征状态应力比M_c,进而描述砂土压缩与剪切特性;基于等向压缩与等p路径建立了当前应力比与状态参量参考线之间的相关关系,从而实现了砂土状 态参量参考线由参考压缩线向临界状态线平稳过渡. 建立的砂土本构模型共11个参数,均能够通过常规土工试验或经验获取. 基于模型预测与Toyoura砂的等向压缩、三轴不排水剪切试验及排水剪切试验的对比结果,本文建立的砂土本构模型很好地描述了Toyoura 砂在不同孔隙比和不同压力下的压缩与剪切特性.      

砂土统一模型的显式计算及加载速度影响研究

以砂土体渐进破坏问题为背景,采用显式方法进行高、低压下砂土统一模型的二次开发以克服隐式算法在软化计算中的强非线性不收敛问题,实现具有剪胀软化、剪缩硬化特性材料的模拟计算．在此基础上开展三个压力等级、不同位移加载速度条件下的平面应变压缩试验,分析位移加载速度对显式计算结果的影响效应．通过分析得到结论：(1)采用动力学显式算法对常压至高压范围的砂土统一模型进行计算是可行的,受荷响应随加载速度的降低逐渐趋于稳定并最终得到静力学计算结果,能够反映砂土在低压下的剪胀软化以及高压下的剪缩硬化特性;(2)砂土统一模型的显式计算结果受加载速度的影响呈双折线趋势,并存在加载速度界限值,试样在加载速度界限值前后呈现不同的受荷变形破坏形态;(3)采用显式计算方法开展砂土统一模型的准静态模拟过程中,须结合计算结果偏差面积比随加载速度的关系曲线,来确定满足一定偏差面积比并且小于界限值的准静态位移加载速度．     

爆炸载荷下地下巷道分配层结构的对比分析

为寻找削波效果更好的分配层结构,基于光滑粒子流体动力学-有限元耦合方法SPH-FEM,建立地下巷道爆炸效应分析模型,形成11种不同的模拟方案。将含不同材料的分配层结构的测点应力峰值进行对比,以及从测点应力峰值、能量峰值和拱顶竖向位移的角度来比较不同分配层结构的削波能力,并将爆炸近区测点应力峰值与经验公式进行对比。结果表明,砂土的削波能力要强于泡沫混凝土;分配层中各层材料采用周期循环、波阻抗值递增且相邻材料波阻抗比减小的方式来布置,同时在分配层中加入钢铁,对应力波峰值的衰减和弥散效果最优。爆炸近区的模拟数值与计算值吻合度较高,证明此模拟具有一定的可靠性,可以为军事防护工程的结构设计提供参考。     

玻璃钢及松软介质的本构模型

从弹塑性基本关系、流动关系准则及Ｈｏｏｋｅ定律出发，应用介质的动三轴、单轴和静水压实验规律，导出了物质的塑性势方程。对具体物质得到的塑性势Ｆ（ｉｊ，），在主应力和剪应力平面上为一闭合曲线，得到的本构关系表达式，对于砂土和玻璃钢两种介质进行计算，结果与实测值符合得很好。     

砂土场地中直埋热力管道热力学特性试验研究

为研究砂土场地中管道温度变化影响下管体与土体的热力学特性, 设计了一种直埋热力管道温度变化模型试验及测试系统, 较为系统地研究了砂土场地中直埋热力管道运行时的管土热力学特性. 结果表明: 在管道升温过程中, 管道上部土体温度增长速率和幅度均大于管道侧边及底部土体温度; 土体孔压随温度上升而增大, 在温度稳定后逐渐消散; 管体应变在温度上升时因膨胀而变大, 随后回落, 并维持在一定值, 其中环向应变大于轴向应变.     

相变孔隙比与有效平均应力关系式的研究

在不排水情况下,应用传统的孔隙比与有效平均应力的关系,即e-lgp表达式,计算饱和密砂、中密砂的相变状态参量的相变孔隙比ept时,存在参数不易确定、得到的相变状态参数不合理的不足。为了改善这一劣势,本文在详细地叙述e-lgp′表达式应用的基础上,结合饱和砂土的特性,提出了初始孔隙比和相变有效平均应力的关系,即ept-lgp关系式。此关系式的物理意义明确,参数简单,方便计算相变孔隙比ept。通过排水和不排水三轴压缩试验分别对此关系式进行了验证,并与已有的相变状态参量曲线进行对比,结果表明本文提出的ept-lgp关系式是有效、合理的。     

碎石桩复合地基的研究进展与分析

从碎石桩复合地基的抗液化机理、抗液化性能判别方法、动力分析方法等方面入手,对国内外研究现状做了简要介 绍和分析。结果表明,过去的研究主要集中在碎石桩的加密效应和排水效应方面。对水平剪应力分担情况的研究相对较少 碎石桩复合地基抗液化效果判别方法的研究还有待深入。目前,动力分析方法基本上以粘弹性理论为基础,应加强弹塑性及 粘弹塑性有效应力动力分析方面的研究。     

剪胀性饱和砂土弹塑性模型

在修正剑桥模型基础上,本文建立的剪胀性饱和砂土弹塑性模型使用相变状态参数描述剪胀性饱和砂土剪胀特性,克服了修正剑桥模型不能直接模拟剪胀砂土力学行为这一局限性。该模型有两方面的改进:一方面,模型将剪胀应力比Md引入剪胀方程;另一方面,模型在塑性功基础上提出用与应力路径无关的硬化参数来替代修正剑桥模型中的塑性体积应变增量。通过试验验证及与修正剑桥模型计算结果对比,结果表明,该模型较适合模拟剪胀性饱和砂土的力学性能,同时也能较好地体现较密实砂土的硬化及软化现象。模型共8个参数,用常规三轴试验就可获取。     

考虑围压效应的冻结砂土动态本构模型研究

为描述主动围压作用下冻结砂土的动态力学特性,通过在朱-王-唐模型的非线性体上串联塑性体,建立了能够考虑围压效应的冻结砂土动态损伤本构模型;分析了损伤参数对应力-应变曲线特征、屈服点、峰值应力和峰值应变的影响规律,基于冻结砂土动力学试验数据确定了模型参数;通过将模型和试验数据进行对比,并对不同试验条件下模型的预测误差进行分析,验证了模型的适用性和准确性。结果表明,损伤参数对应力-应变曲线弹性阶段和屈服点无明显影响,而对塑性阶段和破坏阶段的影响较为显著,本构模型预测的应力-应变曲线与试验结果具有较好的一致性。模型能够预测围压引起冻结砂土塑性阶段占比大和屈服点明显的特征,且能够描述围压对冻结砂土动态强度的增强效应;不同负温和主动围压条件下,模型对峰值应力和屈服强度的预测效果优于峰值应变和屈服应变。