弹塑性条件下岩土孔隙介质有效应力系数理论模型

分析了有效应力系数的物理机理及其主要影响因素,在此基础上,提出了等效孔隙连通率的概念,以此表征岩土类孔隙介质的结构和孔隙之间的连通性,建立了有效应力系数张量演化的普适性理论模型。基于大理岩峰后和砂岩不同塑性变形阶段的有效应力测试试验,分析了塑性条件下影响有效应力系数的主要因素,结果表明塑性条件下,影响有效应力系数的主要因素为等效孔隙连通率。利用试验数据,通过拟合得到了大理岩和砂岩的等效孔隙连通率随应变的演化规律,从而得到了有效应力系数与变形的关系。研究成果为弹塑性条件下的流固耦合研究提供了基础性的理论和方法支持。

基于绝对节点坐标的多柔体系统动力学高效计算方法

绝对节点坐标法已经被广泛应用于柔性多体系统的动力学研究之中,但是其计算效率问题尚未得到很好的解决.基于绝对节点坐标方法计算弹性力及其对广义坐标的偏导数矩阵(Jacobi矩阵),通常是基于第二类Piola-Kirchhoff应力张量来完成,计算效率不高.根据虚功原理并采用第一类Piola-Kirchhoff应力张量的方法直接推导得到了弹性力及其Jacobi矩阵的解析表达式.基于不同方法所得的数值算例结果对比研究表明,该方法可使计算效率大大提高.

首都圈地区震源机制解综合研究

对首都圈地区2002年1月～2010年6月619个ML≥2.0地震的震源机制解的基本特征进行了统计分析,并且依据区域构造特征将首都圈划分为3个区域,用聚类统计方法中的最长距离法对各分区的机制解进行了聚类分析,研究了各分区的构造应力张量特征。研究结果表明,首都圈地区震源机制解P轴方位的优势分布为NNE-NEE向,T轴方位的优势分布为NNW-NWW向,绝大多数地震震源处的应力场以水平作用为主,破裂以水平走滑为主。首都圈西部最大主压应力方位为NE75°,中部最大主压应力方位为NE62°,东部最大主压应力方位近EW向,区域构造应力场以水平向挤压为主要特征。

压实粘性土三轴拉伸试验研究

对于岩土材料而言,在相同的压力下(应力张量第一不变量I1)的三轴拉伸强度与三轴压缩强度相比,在较低的偏应力下发生破坏,这说明岩土材料的强度明显依赖于偏应力张量第三不变量J3,而常用莫尔-库仑准则虽然能够反映在相同的压力下三轴拉伸与压缩强度的差异性,但其比值Q2与压力无关.通过三轴压缩和三轴拉伸试验,对主应力差和比值Q2随压力的变化进行了研究,结果表明:在一定压力范围内,主应力差与围压的关系为线性关系;在低围压(指使试样发生剪切破坏的最小围压),测试获得的主应力差值与摩尔-库伦公式计算值相当,但随着围压的增加,两者差值增加,且计算所得的主应力差均大于测试值;在一定范围内,比值Q2随压力(应力张量第一不变量I1)呈线性指数递减变化;同时在较低压力下,三轴拉压强度比值与利用莫尔-库仑准则计算的数值相当.