横观各向同性土强度与破坏准则的研究

建立横观各向同性土的破坏准则必须考虑其应力水平和材料横观各向同性的综合影响。本文通过分析横观各向同性土的试验规律,基于横观各向同性土的强度随SMP面（空间滑动面）和沉积面的夹角减小而变小这一假设,建立横观各向同性土的峰值强度表达式。提出了一个关于横观各向同性土的峰值强度和应力张量函数的各向异性变换应力张量。在各向异性变换应力空间,横观各向同性土体被认为是各向同性材料。将变换应力与SMP准则结合,建立了横观各向同性土的三维破坏准则。分别采用具有横观各向同性的 Santa Monica 海滩砂土和 San Francisco 海湾黏土真三轴试验数据验证了该破坏准则的合理性。预测结果与试验结果的对比表明,本文提出的横观各向同性破坏准则能够合理的描述横观各向同性对土体强度特性的影响。     

基于改进伏斯列夫线的超固结土本构模型

基于作者提出的超固结土的统一硬化模型,本文进一步提出了以抛物线近似代替Hvorslev线的方法,该抛物线将零拉应力线与Hvorslev线表达成一条统一的剪切强度包络线,其在超固结比很大时斜率趋近于3;而对于中度超固结土、弱超固结土,抛物线接近于Hvorslev线;当超固结度为1时,与临界状态线一致。由于对土的潜在强度直接采用抛物线来计算,在模型中没有引用Hvorslev线斜率,故改进后的超固结土模型参数与修正剑桥模型的参数相同。通过对不排水三轴试验和排水三轴试验数据的预测,表明基于改进的Hvorslev线超固结土模型合理可行。     

循环加载条件下土的应力路径本构模型

土的应力应变关系与应力路径密切相关，充分接近的两条加载路径所产生的变形基本相同，因此可将任意应力路径转化为与其充分接近且易于计算变形的应力路径，从而获得变形。在此基础上，本文通过定义两个应力状态的参量，分别描述等应力比循环加载和等平均应力循环加载条件下土的塑性变形规律，以及两者的相互影响，并给出一个新的加卸载准则，在不增加任何土性参数的条件下，将现有的土的应力路径本构模型扩展应用于循环加载条件，建立了循环加载条件下土的应力路径本构模型。通过与试验结果的比较表明，本文提出的循环加载模型可较合理地反映土在往复荷载作用下的变形特性。模型简单易用，只含5个土性参数，并具有明确的物理意义。     

应变软化数学描述方法及其应用

应变软化现象普遍存在于岩土本构规律中。对这种类型的演化,可通过增量构造曲线斜率的方法进行描述。具体做法是:首先在平面直角坐标系中定义一条初值为正、单调递减并最终趋与常值的参考线。其次令所描述曲线由坐标原点开始,其增量斜率由函数值与参考曲线函数值的差决定。通过这样的增量曲线构造,初始时所描述曲线函数值增加而参考曲线函数值减小,当二者相遇时所描述曲线函数值不再继续增加,随后所描述曲线因函数值大于参考曲线而减小,最终所描述曲线与参考线一起达到参考线的稳定常量函数值。这种应变软化型演化规律的描述方法隐含于超固结土的统一硬化模型中(UH模型)。同样利用这种描述方法,可以将UH模型的等向压缩描述扩展为对结构性土等向压缩特性的模拟。     

一个适用于深基坑开挖的三维各向异性模型

现场地基中的土体一般处于Ｋ0(土体静止侧压力系数)固结状态，基坑开挖时坑底土体在卸荷作用下有时会处于三轴拉伸状态。采用剑桥模型，因弹性区偏大，导致计算精度较差；采用关口—太田各向异性模型，实测资料表明预测的变形偏大，且屈服面上有奇异点。本文在修正剑桥模型基础上，提出了修正各向异性模型，然后利用变换应力法将修正各向异性模型从三轴试验的轴对称应力状态扩展至一般应力状态。新模型(三维各向异性模型)采用的SMP准则(松岗元“空间准滑面”准则)，与扩展Mises准则(米塞斯准则)相比，能较好地反映深基坑工程中坑底土体在三轴拉伸状态下的强度和变形特性以及土体的初始应力各向异性，预测的坑底隆起变形比较可靠。     

双向“锅盖效应”诱发戈壁荒漠长草机制分析

我国西北荒漠戈壁滩是气候干旱的不毛之地。然而，塔拉滩光伏电站建成后，场区内却出现了大面积长草的现象。本文探讨了光伏电站中野草生长的可能水分来源。从定性的角度初步探究了双向“锅盖效应”的诱发机理。通过对比光伏板区与非光伏板区分析了浅层土壤3个测点、大气的温度和水分变化规律，以及对双向“锅盖效应”的年循环和日循环水分变化规律进行简单的定量分析。结果表明光伏发电板组件及地表硬化覆盖层综合因素诱发了双向“锅盖效应”；在夏季光伏板可显著降低土壤表层温度；冬、春季以正向“锅盖效应”为主，是维持浅层土壤野草存活的主要水分供给，年循环水分提升幅度约11%~20%；而夏、初秋季以反向“锅盖效应”为主，保证了野草每日水分需求变化在小范围内波动。本文的相关研究也可为荒漠治沙提供参考。