基于非线性Mohr–Coulomb破坏准则的浅埋倾斜条形锚板抗拔承载力预测

针对浅埋倾斜布置条形锚板抗拔承载力预测问题,本文采用非线性Mohr–Coulomb破坏准则,提出了极限上拔荷载作用下锚板上方土体的非对称曲线型破坏机制,并利用极限分析上限法与虚功率原理,导出了浅埋倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂曲线的理论解析解。在此基础上,分析得到了埋深比、布设倾角、非线性系数、初始黏聚力、土体重度和地面超载等参数对锚板极限抗拔力和土体破裂范围的影响规律。研究结果显示:锚板极限抗拔力随布设倾角、埋深比、土体初始黏聚力、重度与地面超载增加而增大,但随非线性系数增加而减小;土体破裂范围随非线性系数和土体重度增加而减小,随初始黏聚力和地面超载增加而增大;锚板倾角、埋深比、土体黏聚力与非线性系数对倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂范围影响较为显著,在工程设计及施工中应予以重视。将本文结果和现有研究工作进行对比分析,本文方法计算求得的锚板极限抗拔力及土体破裂范围与已有研究方法成果具有较好的吻合特性,进一步验证了本文方法的有效性。本文研究工作可为条形锚板设计及施工提供一定理论参考。

基于非线性Mohr-Coulomb强度准则下的扩孔问题解析

将圆孔周围的围岩分为弹性和塑性应力区,考虑土体受力后的剪胀特性,根据Mohr-Coulomb非线性强度准则、应力平衡条件、大小变形理论和非关联流动准则,推导出排水情况下土体发生大、小变形时扩孔问题的塑性区应力、应变和位移场解析,并给出大、小变形情况下塑性区半径和极限扩孔压力的非线性解答。与现有理论的计算结果和现场实测结果进行对比结果表明,上述理论具有一定的有效性。通过分析可知,大变形时的塑性应变比小变形时的大;随着m值的增大,扩孔压力逐渐增大且与rp/au为非线性关系;大变形时的扩孔压力要比Vesic等人的理论值偏小。

双参数抛物型Mohr强度准则及其材料破坏规律研究

详细推导了双参数抛物型Mohr强度准则的一系列公式。首先,根据简单拉伸和压缩试验推导了该模型参数的公式,讨论了第一主应力和第三主应力之间的关系及破坏模式;然后,定义了摩擦角和破坏角,导出了相应的公式,并且给出了两者之间关系表达式。双参数抛物型Mohr强度准则既可描述剪切破坏模式,又可描述受拉破坏模式,且其对单轴抗压和抗拉强度比没有限制,所推导的破裂角公式可以为今后宏观裂纹开裂方向的计算和破坏模式的确定提供理论基础;而Griffith准则只是双参数抛物型Mohr准则的一种特殊情况。

基于Mohr-Coulomb准则点安全系数的隧道围岩稳定分析

针对隧道围岩支护系统的稳定性、可靠性、安全性评价问题,基于Mohr-Coulomb准则,采用FLAC3D自带Fish语言,编制了相应Mohr-Coulomb准则点安全系数程序,并结合实例评判围岩稳定性。结果表明,自编程序计算的安全系数小于1的区域与FLAC3D软件计算的塑性区分布范围基本吻合,验证了该法合理有效、简便、易被工程界所接受,并通过求解围岩稳定的安全系数建立评价指标,为锚杆和衬砌支护提供合理的支护参数。

基于Mohr-Coulomb准则的黏弹-塑性海冰动力学本构模型

针对中小尺度下海冰动力作用过程中的漂移、重叠和堆积特征,在连续介质力学基础上建立了一个黏弹塑性海冰动力学本构模型.该模型主要包括四部分,即海冰在屈服前的Kelvin Vogit黏弹模型、海冰塑性屈服的Mohr Coulomb准则、屈服后相关联的正交流动法则和影响海冰强度的静水压力.采用黏弹塑性本构模型对规则海域内的海冰堆积过程进行了数值试验,其结果与传统黏塑性模型、改进的黏塑性模型和经典冰坝理论的解析解相符,可合理地模拟海冰堆积的动力过程.为进一步检验该黏弹塑性本构模型的适用性,对渤海海冰的动力过程进行了48h的数值模拟,计算结果与海冰卫星遥感现场观测资料一致.通过与传统的黏塑性和改进的黏塑性模型结果的对比分析,进一步验证了黏弹塑性模型在中小尺度海冰动力学模拟中的可靠性.在以上海冰堆积的数值试验和渤海海冰动力学模拟中均采用了光滑质点流体动力学(SPH)方法.

基于Mohr准则的岩石损伤本构模型及其修正研究

基于Mohr准则,重新定义了岩石微元强度。考虑岩石微元强度服从随机分布的特点,结合损伤力学理论和统计强度理论,建立了三轴压缩条件下岩石损伤本构模型。为使建立的模型更具一般性,分析了模型参数与围压的关系,并据此对模型参数进行合理修正,从而建立出完整的岩石损伤本构模型。与试验结果比较,所建模型可以灵活地模拟各级围压下岩石破裂过程的全应力应变关系,尤其是应变软化特性。同时,该模型形式简单,应用方便,接近工程实际。

基于抛物线型Mohr强度准则的隧洞弹塑性分析

基于具有抛物线型Mohr强度准则,分析渗流作用下隧洞的弹塑性力学行为。通过考虑和不考虑渗流场影响的实例对比分析,结果表明:考虑渗流场时所得塑性区半径比不考虑时大,而且随着孔隙水压力的增大,渗流场的影响越来越显著;隧洞径向应力和切向应力都与渗流场密切相关。所得结果可为强度包络线近似于二次抛物线的围岩隧洞设计提供理论依据。

三种Mohr强度准则的对比分析

简述了Mohr-Coulomb强度准则、抛物线型Mohr强度准则和双曲线型Mohr强度准则,并采用3种高应力下岩石的真三轴试验结果对这3种强度准则进行对比分析。研究结果表明:在高应力条件下,硬岩的试验值与MohrCoulomb强度准则和双曲线型Mohr强度准则的预测值均比较接近。Mohr-Coulomb强度准则是线性强度准则,双曲线型Mohr-Coulomb强度准则是非线性强度准则,因此,可认为双曲线型Mohr强度准则更适合用于描述高应力条件下岩石的强度变形特征。

基于二次抛物线型Mohr准则的悬臂式崩塌破坏机制及失稳判据研究

悬臂式崩塌是崩塌灾害中较常见的类型,它一般常见于河谷和具有软硬相间坡体结构的岩质边坡中。边坡在差异风化作用下,在其坡脚往往形成岩腔,并最终发育形成悬臂式崩塌。悬臂式崩塌是一种常见的地质灾害,在宏观上表现为倾倒变形特征。由于该类型崩塌的形状尺寸差异较大,其破坏模式具有较大差异,目前还无法定量描述其破坏过程。因此根据悬臂式崩塌的变形破坏特征,采用力学分析方法建立了基于二次抛物线型Mohr准则的悬臂式崩塌张拉破坏和剪切破坏的判定公式。判定公式计算结果和物理模拟试验结果对比分析表明:悬臂式崩塌的拉张安全系数要远小于剪切安全系数,试验模型随着裂纹的扩展,首先发生拉张破坏,随后裂纹继续扩展到一定深度,模型发生剪切破坏。判定公式能较好地定量描述悬臂式崩塌的变形破坏过程的各个阶段,准确地定量揭示悬臂式崩塌的变形破坏机制。

Mohr-Coulomb屈服准则在岩质边坡强度折减中的适用性探讨

在岩质边坡中,采用Mohr-Coulomb屈服准则进行有限元强度折减,发现软岩边坡贯通破坏,而硬岩边坡在折减系数很高的情况下也未发生破坏,说明Mohr-Coulomb准则不适用于硬岩边坡强度折减。究其原因,认为Mohr-Coulomb准则未考虑岩石受拉屈服是导致误差发生的主要原因。通过对Mohr-Coulomb准则在拉剪区进行拉伸修正,建立了剪切和拉伸复合破坏型Mohr-Coulomb准则,然后重新对岩质边坡模型进行有限元强度折减,验证了理论结果的可靠性,修正后的Mohr-Coulomb准则对于剪切屈服和张拉屈服的岩质边坡有普遍的适用性。

双参数抛物型Mohr强度准则研究

详细推导了双参数抛物型Mohr强度准则的一系列公式,并推导出仅含岩石强度比和单轴抗压强度的Mohr强度准则公式。在公式推导过程中发现双参数抛物型Mohr强度准则的限制条件,强度比m≥3;通过理论推导发现单轴压缩试验中破裂角与强度比之间存在函数关系,进而提出仅由单轴抗压试验确定岩石Mohr强度准则;验证了巴西劈裂试验测定岩石抗拉强度的合理性。

基于拉断的Mohr–Coulomb破坏准则的钢筋混凝土框架柱倒塌失效模式研究

为研究钢筋混凝土框架柱塑性铰区的具体破坏形式,本文基于拉断的Mohr–Coulomb破坏准则提出了水平与竖向载荷共同作用下钢筋混凝土框架柱的五种倒塌失效模式,通过高宽比、轴压比等结构参数作为主要影响因素推导、界定了其中三种典型失效模式的发生条件、分布情况,并得知失效模式b是钢筋混凝土框架柱最常见的倒塌失效模式,最后通过文献试验结果验证了上述理论成果,为地震作用下钢筋混凝土框架柱侧移计算以及抗倒塌设计提供进一步的理论基础。

等效Mohr-Coulomb屈服准则在岩质边坡稳定性分析中的应用

基于等效Mohr-Coulomb屈服准则原理,通过岩体材料参数的人工换算,实现其在有限元软件Ansys中的应用,并论证了转化后的材料参数与原参数的大小关系,即转化后参数恒比原参数小。结合算例分析,得知采用等效Mohr-Coulomb屈服准则计算得到的岩质边坡安全系数偏小、保守,可用来模拟岩体材料;同时,对不同位移及应力工程精度要求的岩质边坡工程,提出采用不同屈服准则的建议。

Hoek-Brown准则在卸荷岩体中的应用探析

针对采用传统加载条件下计算边坡开挖卸载过程的结果与实际相差较大,以清江隔河岩水电站厂房开挖高边坡为例,分别采用Hoek-Brown和Mohr-Coulumb准则模拟卸荷岩体的力学性质。结果表明,Hoek-Brown准则描述开挖卸荷岩体的破坏模式更准确。

强度折减法在Hoek-Brown准则中的应用

为了在Hoek-Brown准则中实施强度折减法,并使其得到的结果与Mohr-Coulomb准则中强度折减法得到的结果等效,首先,通过理论推导确定Hoek-Brown准则参数m,s,σci与粘结力c和内摩擦角φ之间的关系;然后,进一步得到在Hoek-Brown准则中实施强度折减法时,m,s和σci的折减系数以及它们之间的关系;最后,由FLAC3D软件建立计算模型,采用所确定的折减方法计算边坡的安全系数,并将该结果与Mohr-Coulomb准则得到的结果进行对比,结果表明:参数m,s和σci的折减系数须满足一定关系,强度折减法在Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则中得到的安全系数的差别为3.54%,差别微小,从而验证了所确定的折减方法的可靠性。

脆性低渗透砂岩破裂准则研究

在裂缝的定量研究中,通常需要选用一定的破裂准则来确定岩石在应力作用下裂缝形成时间以及裂缝的方向。构造裂缝往往不是以单一的形态出现,有张裂缝,也有共轭剪裂缝,甚至还有介于二者之间的张剪缝,因此,实际研究中要综合运用张裂缝准则和剪裂缝准则。在莫尔-库仑与格里菲思破裂准则的基础上,结合岩石力学实验,建立了适于低渗透砂岩储集层的岩石破裂判断准则,张裂缝准则选用格林菲斯准则,剪裂缝准则选用莫尔-库仑准则。

大理岩力学变形特性及非线性强度准则研究

以锦屏二级水电站为例,通过MTS815岩石与混凝土高温高压及破坏力学试验系统对引水隧洞大理岩做了不同围压下的三轴压缩试验,利用最小二乘法对Hoek-Brown和幂函数型Mohr岩石经验强度准则进行回归分析和比较。试验结果表明:高围压力作用下的深部岩体强度特性呈现明显的非线性特性,Hoek-Brown强度准则对三轴试验数据拟合程度较高,并能反映岩体质量对强度的影响,描述深部岩体的力学行为更具指导性。

砖砌体墙的屈服准则及其抗剪强度计算

地震作用下的无筋砌体墙的破坏通常有剪切滑移破坏、主拉破坏和斜压破坏三种,GB50011《建筑抗震设计规范》与GB50003《砌体结构设计规范》各自依据不同的破坏模式建立了不同的抗剪强度计算公式。为了统一两种计算公式,利用Mohr单剪强度理论,并考虑竖向压力接近砌体抗压强度时抗剪强度随压应力增加而降低的受压帽子,选取四参数表达的蛋形曲线形式的连续帽子函数,建立无角隅的砌体屈服准则。利用简单应力下砌体破坏准则及100片无筋砌体墙片的试验结果,得到连续帽子函数的4个参数。还分析了砌体墙与屈服准则之间的尺寸误差,并用所得到的屈服准则推导无筋砌体墙的抗剪强度计算公式。将该公式计算值及有关规范公式计算值与墙片试验结果进行对比分析,结果表明该公式计算值与试验值符合较好。

岩土材料屈服准则的可靠度解析

视岩土材料强度参数为正态分布随机变量，以可靠度理论为基础，推导了Drucker—Prager准则和Mohr—Coulomb准则可靠度判别的解析表达式，并通过Monte—Carlo法和一次可靠度方法验证了其正确性。应用所得到的可靠度解析公式分析了岩土材料强度参数的均值和变异性对屈服准则判别结果的影响。结果表明，强度参数的变异性对Drucker—Prager准则和Mohr—Coulomb准则可靠概率的影响程度不尽相同，在变异系数较大的情况下，它们对可靠概率的影响显著，不可忽略。该研究结果为岩土材料屈服的可靠度判别提供了一条新思路。

五种常规三轴强度准则的比较

基于6种岩石的试验数据对5种常规三轴强度准则进行拟合。以拟合偏差绝对值之和最小为目标确定强度准则中待定参数,进而比较拟合偏差以及单轴抗压强度σC和抗拉强度T的预测值与试验值差异。研究发现:含有3个参数的广义Hoek-Brown准则、指数强度准则和ROCKER准则预测的单轴抗压强度与试验值基本一致;ROCKER准则预测的单轴抗拉强度与试验值较接近;广义Hoek-Brown准则具有较小的拟合偏差,抗拉强度对强度准则的拟合结果没有明显影响。