可液化土中单桩地震响应的离心机试验研究

通过离心机动力模型试验,观测了饱和砂土层中单桩-上部结构在强震中的反应,并通过数值方法导出了桩土水平相对位移和侧向土阻力的演变。研究结果表明:强震下饱和砂土中孔压增长较快,孔压的增长减弱了土阻力及桩身内力,同时使桩基础的竖向承载力降低;砂土接近液化时,桩基础失去大部分承载力,上部结构沉降严重。本研究加深了对砂土液化过程中的桩–土动力相互作用机理的理解,有助于建立液化土中桩基抗震设计方法。

砂土的剪胀理论及其本构模型的发展

经典的应力剪胀理论被广泛应用于土体弹塑性本构模型的建立,较好地模拟了黏性土的变形特性。最新的研究表明:由于应力剪胀理论中忽略了土体内部状态参量对剪胀的影响,而使得该理论应用于砂土时发生了困难。近来一些学者纷纷将土的密度作为变量引入剪胀方程,提出了状态相关剪胀理论,成功地模拟了砂土的各种变形特性。本文就砂土的状态及其描述、剪胀理论的发展、砂土本构模拟等方面进行介绍。

桩-土水平相互作用的颗粒流数值研究

对水平载荷作用下的桩-土相互作用问题进行颗粒流数值模拟和研究.应用PFC2D程序,模拟了直线单调、直线循环、十字和半圆形加载路径下桩-土相互作用过程.并通过对加载过程中土的细观物理量的考察,研究土的细观力学特征和桩-土相互作用宏观力学行为之间的相互联系.研究结果表明,垂直方向的预加载会引起土阻力的退化,产生“垂向加载效应”;而在非直线加载路径下,随着位移的增加,载荷的增量方向会逐渐偏离位移的增量方向,出现不共轴的现象.数值试验观测到的现象和机理可为物理模型试验的进行提供积极的指导作用.

取决于材料状态的变形局部化现象

一种状态相关本构模型被置于耦合的有限元程序中,分析了平面应变条件下饱和砂土在排水剪切过程中的变形局部化问题。由于模型中固有的状态相关特性,初始有效平均正应力与土样密度对变形局部化的影响得到了详细研究。数值分析结果表明,砂土中的变形局部化取决于土样的状态,有效平均正应力越小,土样密度越大,变形局部化程度就越高,剪切带与大主应力面的夹角也就越大。

无黏性土中剪切带的形成过程

提出了无黏性土中剪切带的形成机理 ,并利用耦合的有限元数值分析加以验证。研究表明剪切带的形成与材料本身的软化特性密切相关。剪切带形成后 ,土体中存在两种变形模式 :剪切带内土的特性表现为应变软化 ,而其他部分的土体表现为卸载。此外 ,剪切带内土体的体积变形比其他部分的体积变形大得多。当剪应变超过某一水平时 。

砂土自由场地震响应的离心机试验研究

离心机模型试验是研究岩土地震工程问题的有效手段。本文使用层状剪切箱,通过干落法制备了均匀的砂土模型,进行了离心机振动试验;观测了振动过程中孔隙水压力的发展,土体的加速度响应、侧向变形以及竖向沉降。结果表明,土体的运动和变形与孔隙水压力的发展密切相关,但离心机中的试验现象和现场观测的现象存在显著区别。研究结果增强了对振动过程中土-水之间相互作用机理的理解,同时为自由场地震响应分析方法的验证提供了基础数据。

Lower San Fernando土坝破坏及加固的完全耦合分析

介绍一组关于LowerSanFernando土坝在 1971年SanFernando地震中响应的完全耦合有限元分析 ,利用一新研制的临界状态砂土模型模拟土在各种条件下的响应。分析结果表明 ,在堤坝的上游边坡会发生流动破坏。如果没有下游反压平台 ,堤坝有可能发生滑向下游的流动破坏。

用于流动液化变形分析的临界状态砂土模型

介绍一个用于流动液化变形分析的临界状态砂土模型.该模型的参量与应力和材料状态无关,模型能自动处理材料因过程发展而产生的各种状态变化.对于一种或几种类似的土,参量一经率定,不论材料初始处在松的可液化状态还是紧的剪胀状态,模型以统一方式模拟材料从起始阶段近似弹性的响应直到趋于临界状态破坏,包括流动液化在内的全程响应,无需在分析过程中人为干预调整模型参量.作者利用完全耦合有限元分析程序SUMDES2D,以Upper San Fernando土坝在1971年地震中的分析为例,示范该模型在流动液化变形分析中的应用.

离心机自由场地震响应的完全耦合模拟

水平场地地震响应分析是岩土地震工程实践中最重要的问题之一。当场地土为饱和砂时,由于需要考虑材料的非线性和土.水之间的相互作用,问题非常复杂。利用有限元程序 SUMDES 和适用于颗粒材料的统一本构模型,对离心机自由场振动试验进行了完全耦合模拟。分析结果表明,完全耦合分析能够较好地再现试验中观察到的现象,包括孔隙水压力的产生和消散以及土体的变形,但前提是对模型参数进行准确的标定,以及对相关系数尤其是动力渗透系数进行准确的确定。

砂土扰动效应的细观探讨

从细观尺度上分析了砂土类介质两种典型理想单元体内部结构变化对其力学响应的影响；结果表明即使颗粒性质相同，其结构形式（Ｐａｃｋｉｎｇ）不同亦有不同的力学响应．这为砂土扰动效应提供了一种以定量分析为基础的新解释．

二维完全耦合有限元地震分析程序SUMDES2D

SUMDES2D是二维完全耦合有限元地震分析程序,可用于分析土工结构在多向振动作用下的地震响应.该程序是基于动量守恒和质量守恒两个物理定律,以及分别描述土骨架、孔隙水和渗流等3个本构关系的有效应力分析程序.程序中嵌入了基于与状态相关的剪胀性的临界状态砂土模型.该程序不仅能给出土结构的总体响应,如位移、孔隙压力和加速度等,且能给出土单元局部的应力路径和应力应变关系.介绍了SUMDES2D的理论推导,举例说明该程序在土坡流动液化变形分析中的应用.

复杂加载路径下堆石料动力本构模型及数值模拟

采用所发展的亚塑性边界面模型，对堆石料在不同固结应力状态、排水条件和加载方式下的典型 试验进行了数值模拟分析。在本构模型的数值实施中，联合应用自适应多步回退欧拉积分规律和局部迭 代加快了选代收敛的速度，提高了积分精度，进而编制了计算程序ＴＴＳＴＲＯＣＫ。数值模拟结果与已有 试验成果的对比分析表明，该模型能够合理、有效地反映堆石料在复杂加载路径下的变形和强度特性， 为深入揭示堆石料累积变形和孔隙水压力的发展特性和进行高混凝土面板堆石坝的非线性耦合静动力分 析提供了理论基础。

砂土的变形特性与临界状态(英文)

通过一系列室内三轴压缩试验研究了砂土的变形特性与临界状态。试验结果显示砂土在剪切过程中会产生剪胀或剪缩 ,其胀缩性由该砂土的当前状态所决定 ,而砂土的当前状态取决于本身的密度和所施加的有效平均正应力。土的密度越大 ,有效平均正应力越低 ,土的剪胀性就越大。试验还发现当剪应变水平较高时土样都出现了临界状态 ,而所观测到的临界状态线与排水条件无关。