大变形有效应力分析退化为总应力分析的新方法

传统方法在将有效应力分析向总应力分析退化时,一般采用将所有节点的孔压置为0的办法,这相当于对所有节点引入0压边界条件而影响了程序的通用性。将广义Terzaghi有效应力原理引入大变形固结理论中,并推导了其增量有限元方程。提出将广义有效应力系数置为0的新方法,实现了大变形有效应力分析向总应力分析的退化。新方法概念清晰,操作简单,不需要修改边界条件,可增强大变形有效应力分析程序的通用性。通过算例分析,证明了新方法的有效性。应用中可分别将广义有效应力系数置为1和0,对同一模型经过2次运算后,可对任意点在任意加荷条件下的固结沉降、最终沉降、固结度等指标进行准确评估,为工程设计和施工控制提供有效的分析手段。

渗透力概念的力学分析及广义化探讨

渗透力是土力学中重要而艰深的概念之一。在分析渗透力现有成果基础上,首先辨析提出了相关的水力梯度定义和Darcy定律表述之间的协调性问题,从而明确了传统渗透力表述式中水力梯度的协调性定义方法;然后,基于力学机理较严谨的Biot固结理论并引入体力、广义有效应力原理和总渗流势方程等,分析提出适用于广义多孔介质(含土体)的广义渗透力的一种定义,即广义渗透力在力学上是广义有效应力系数张量与总渗流势梯度的点积,这区别于传统假说。在Terzaghi有效应力方程适用的范围内,广义渗透力可以退化为总渗流势梯度这一常见形式。还探讨了渗透力的其他力学性质,以及考虑渗流速度影响的广义渗透力改进途径。所得结论有助于拓展对渗透力概念的认识。

一个高饱和度非饱和土的本构模型

高饱和度的非饱和土中由于气体处于封闭状态,其内部气压的变化必将对土体的行为产生影响。首先,对高饱和度非饱和土特性进行探讨和研究,随后,在已有非饱和土模型框架基础上,采用广义有效应力原理,建立一个适用于高饱和度条件下的非饱和土的弹塑性本构模型。模型中引入气相耗散的影响,在硬化方程中考虑封闭气体压力改变的影响。最后,利用已有的试验结果来对模型进行验证,并将模型预测结果与前人模型进行对比,表明模型预测可以很好地预测土体的行为,尤其是在高饱和度条件下其结果比其他模型更加接近实际情况。