膨胀土和砂土弹塑性本构关系数值建模研究

论文题目: 膨胀土和砂土弹塑性本构关系数值建模研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 结构工程

作者: 任青阳

导师: 王靖涛

关键词: 数值建模,本构关系,膨胀土,含水量,应力路径

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 目前,大多数现有的岩土弹塑性本构模型都是基于塑性势理论,寻找塑性势的解析表达式是唯一的建模途径。然而,这些模型还不能全面地、准确地反映土的特性,如压硬性、剪胀性,特别是应力路径的影响。鉴此,作者进行了膨胀土和砂土数值建模的研究。数值建模具有许多优于传统建模方法的地方。土的本构方程是直接从三轴试验数据中提炼出来的,克服了寻找塑性势解析表达式的困难; 建模中土的初始状态和加载路径自由选择,从而可以考虑任何初始状态和应力路径对本构关系的影响。含水量是膨胀土产生膨胀与收缩,影响强度等重要特性的主要原因,实践证明,膨胀土随着气候、地质环境和工程建设活动等条件的变化而发生水分迁移和转化。因此,在水的变化影响下,膨胀土性质发生改变,显示出不同的特性。膨胀土抗剪强度的可变性,大多与水的作用有关,膨胀土吸水引起各向异性膨胀,有可能产生偏差应力。在不同吸水分布情况下所引起的不均匀膨胀,也同样可能引起膨胀土的破坏。因此,在工程实际中膨胀土的起始含水量被视为可以预测膨胀潜势的重要判据。进行了膨胀土的物性试验、矿物化学成分试验,进行了不同含水量、容重的三轴压缩排水和不排水试验,用数值建模方法建立了在不同含水量条件下的膨胀土弹塑性本构方程,并把该本构方程嵌入到有限元程序中,通过对三轴试验土样的变形分析,获得了应力应变关系曲线。与相应的试验结果对比,两者吻合较好。同时,绘出了两种不同含水量情况下整个应力场(p,q)中的应力应变关系三维曲面,经过对比,发现二者之间存在着明显差别,证实了含水量对膨胀土本构关系的影响是比较明显的。对砂土进行了以下三种应力路径下的循环加载试验:等主应力比路径、常规路径(CTC)和等p(TC)应力路径。用数值建模方法建立了砂土在三种应力路径下的弹塑性本构方程,并把该本构方程嵌入到有限元程序中,通过对三轴试验土样变形的有

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 岩土本构模型发展及现状

1.2 课题的提出

1.3 主要研究工作

2 岩土本构关系及影响因素

2.1 土的应力应变

2.2 土的本构关系模型

2.3 膨胀土本构模型

2.4 应力路径对岩土本构关系的影响

3 数值建模方法

3.1 岩土本构关系的反问题理论及应用

3.2 神经网络理论及原理

3.3 RBF 与BP 神经网络的比较

3.4 神经网络在岩土工程中的应用

4 膨胀土三轴试验及数值建模

4.1 工程背景与物性试验

4.2 膨胀土基本物性试验

4.3 膨胀土三轴压缩试验

4.4 膨胀土三轴试验曲线

4.5 神经网络学习及预测

4.6 应力应变三维曲面

4.7 数值模型的建立

4.8 数值模型的验证

5 砂土三轴试验和数值建模

5.1 砂土物理指标测定试验

5.2 砂土三轴试验

5.3 试验数据整理和分析

5.4 等主应力比三轴试验应力应变曲线

5.5 应力应变三维曲面

5.6 屈服轨迹

5.7 数值模型的建立

5.8 数值模型的验证

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读博士学位期间所发表的论文

发布时间: 2006-04-05

参考文献

[1].膨胀土力学特性研究及边坡稳定性分析[D]. 何鹏.西安理工大学2018
[2].膨胀土工程特性与处治技术研究[D]. 陈善雄.华中科技大学2006
[3].汉中地区膨胀土工程特性及其滑坡变形机理基研究[D]. 李健.西南交通大学2014
[4].降雨入渗条件下膨胀土边坡稳定性分析[D]. 张连杰.中国地质大学(北京)2016
[5].降雨—蒸发循环作用下膨胀土填方边坡稳定性及机理研究[D]. 赵金刚.西北大学2013
[6].膨胀性非饱和土的水力—力学性质及其弹塑性本构模型[D]. 孙文静.上海大学2009
[7].土工格栅与膨胀土的界面特性及加筋机理研究[D]. 汪明元.浙江大学2009
[8].膨胀土膨胀机理及细观膨胀模型研究[D]. 贾景超.大连理工大学2010
[9].膨胀性地层绿色深基坑支护技术及对临近砌体建筑影响研究[D]. 李辉.安徽理工大学2015

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