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考虑围压效应的砂土统一硬化模型
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作者 王宁博 姚仰平 +3 位作者 刘林 李翔宇 毛安琪 李宁 《岩土力学》 北大核心 2025年第S1期297-308,共12页
为更好地描述砂土力学行为的围压相关性,首先,分析总结了砂土基本力学特性随围压的变化规律:随围压的降低,砂土基本力学性质表现出更为强烈的围压依赖性,临界状态应力比由常量变为随围压敏感的变量,剪胀也由随围压平缓变化转变为急剧增... 为更好地描述砂土力学行为的围压相关性,首先,分析总结了砂土基本力学特性随围压的变化规律:随围压的降低,砂土基本力学性质表现出更为强烈的围压依赖性,临界状态应力比由常量变为随围压敏感的变量,剪胀也由随围压平缓变化转变为急剧增加。随后,在黏土和砂土的统一硬化模型(unified hardening model for cloy and sand,CSUH模型)的理论框架下,引入了咬合应力参数以描述临界状态的强度特征;提出了非耦合塑性体应变的概念,从微观层面解释了低围压下强剪胀的机制,在分析围压对压剪耦合影响规律的基础上,构造了非耦合塑性体应变的表达式,继而建立了一个可细化描述围压效应的砂土统一硬化(unified hardening,UH)模型。相较于CSUH模型,考虑围压效应的UH模型仅增加了两个参数,且参数易于确定。最后,通过与试验数据、CSUH模型预测结果对比,验证了所建立模型的合理性及适用性。 展开更多
关键词 砂土 围压效应 咬合 非耦合 统一硬化(UH)模型
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基于修正统一硬化模型的超固结非饱和红黏土边坡稳定分析 被引量:3
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作者 柳伟 徐长节 +2 位作者 杜昊东 朱怀龙 王长虹 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1233-1241,共9页
在降雨和水位升降的联合作用下,库岸边坡易发生滑塌现象。采用理想弹塑性Mohr-Coulomb准则,在干湿循环作用下,分析库岸边坡的稳定性,难以反映边坡土的超固结消散等复杂力学特性。以江西省新干航电枢纽库岸边坡为背景,针对弱超固结非饱... 在降雨和水位升降的联合作用下,库岸边坡易发生滑塌现象。采用理想弹塑性Mohr-Coulomb准则,在干湿循环作用下,分析库岸边坡的稳定性,难以反映边坡土的超固结消散等复杂力学特性。以江西省新干航电枢纽库岸边坡为背景,针对弱超固结非饱和红黏土,开展非饱和直剪试验,采用反正切函数,描述吸力应力与基质吸力的数学物理关系,提出红黏土的超固结非饱和统一硬化(unified hardening,UH)模型。然后,在UH模型的基础上,采用C++语言,开发FLAC3D的应用程序;利用GeoStudio软件的SEEP/W模块,计算降雨入渗的非饱和渗流场;编写接口程序,导入FLAC3D,开展库岸边坡的稳定性计算。库岸边坡的水平位移明显大于经典的非饱和理想弹塑性模型计算结果,结果表明,修正UH模型能够合理地预测超固结非饱和红黏土库岸边坡的稳定性,为同类库岸边坡工程稳定性分析提供了参考。 展开更多
关键词 红黏土 统一硬化模型 吸力应力 超固结 边坡稳定分析
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基于统一硬化模型的孔隙水压力系数 被引量:1
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作者 姚仰平 高智伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期118-123,共6页
影响孔隙水压力的因素主要包括总平均应力、广义剪应力和应力洛德角。在总结了前人对孔隙水压力系数的研基础上,推导了基于统一硬化模型的孔隙水压力系数,采用变换应力的方法可以使该模型实现三维化,因此,新的孔隙水压力系数能反映上述... 影响孔隙水压力的因素主要包括总平均应力、广义剪应力和应力洛德角。在总结了前人对孔隙水压力系数的研基础上,推导了基于统一硬化模型的孔隙水压力系数,采用变换应力的方法可以使该模型实现三维化,因此,新的孔隙水压力系数能反映上述3因素的变化对孔隙水压力的影响。 展开更多
关键词 孔隙水压力 SMP准则 变换应力 统一硬化模型
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考虑深海能源土结构性的统一硬化模型 被引量:4
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作者 袁庆盟 孔亮 +1 位作者 刘锐明 林星宇 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第32期64-70,共7页
从定性和定量两方面对能源土的力学行为进行描述和计算,是高效安全开发天然气水合物资源的重要前提。基于结构性突变屈服破坏机理,可认为能源土结构性突变前为弹性变形,突变后为弹塑性变形。在统一硬化模型(UH模型)的框架下,引入结构性... 从定性和定量两方面对能源土的力学行为进行描述和计算,是高效安全开发天然气水合物资源的重要前提。基于结构性突变屈服破坏机理,可认为能源土结构性突变前为弹性变形,突变后为弹塑性变形。在统一硬化模型(UH模型)的框架下,引入结构性屈服压力;采用统一硬化参数和关联流动法则,构建了一个可以考虑能源土结构性的本构模型。相对于UH模型,改进的模型只增加了结构性屈服压力这一个参数,用以反映初始固结压力和水合物饱和度的综合影响。通过模型探讨和试验对比,所提模型能够在定量上吻合能源土的应力-应变关系,能在定性上反映能源土的剪胀特点。 展开更多
关键词 深海能源土 结构性屈服压力 统一硬化模型 统一硬化参数 剪胀性
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胶结结构性土统一硬化模型 被引量:9
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作者 祝恩阳 李晓强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期112-122,共11页
结构性土颗粒间的胶结使试样剪切破坏最终应力比高于相应重塑土,也限制了试样剪切时体积应变的自由发挥。在考虑结构垮塌为主的结构性土统一硬化(UH)模型基础上,将应力空间中静止的临界状态线扩展为动态的移动临界状态线。据此,通过建... 结构性土颗粒间的胶结使试样剪切破坏最终应力比高于相应重塑土,也限制了试样剪切时体积应变的自由发挥。在考虑结构垮塌为主的结构性土统一硬化(UH)模型基础上,将应力空间中静止的临界状态线扩展为动态的移动临界状态线。据此,通过建立新的屈服面方程并修正剪胀方程,将结构性土统一硬化(UH)模型扩展为胶结结构性土统一硬化(UH)模型。相对于原模型,新模型增加了1个模型参数,即初始胶结应力,反映土颗粒之间的初始胶结作用。通过4种结构性土试验数据与模型预测对照表明:所提模型能够较合理地描述结构性土等向压缩、常规三轴排水与不排水剪切等特性。 展开更多
关键词 结构性土 胶结 移动临界状态线 本构模型 统一硬化模型
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基于β-屈服函数的炭质泥页岩统一硬化模型
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作者 崔凯 胡斌 +3 位作者 崔阿能 马利遥 刘杨 祝鑫 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2023年第1期89-96,共8页
炭质泥页岩普遍存在于中国西南地区矿山高边坡的软弱夹层中,在雨水浸润作用下容易发生劣化,进而对矿山高边坡的稳定性产生不利影响。在复杂加载条件下,炭质泥页岩会发生弹塑性破坏,表现出应变软化和剪胀等特点。将炭质泥页岩视作超固结... 炭质泥页岩普遍存在于中国西南地区矿山高边坡的软弱夹层中,在雨水浸润作用下容易发生劣化,进而对矿山高边坡的稳定性产生不利影响。在复杂加载条件下,炭质泥页岩会发生弹塑性破坏,表现出应变软化和剪胀等特点。将炭质泥页岩视作超固结黏土,基于β-屈服函数建立了相应的修正统一硬化模型。与修正剑桥模型的应力—剪胀方程相比,该模型能够更为准确地描述炭质泥页岩的剪胀特性。此外,借助β-屈服函数,该模型能考虑屈服面几何形状对模型计算结果的影响,从而提高模型的计算精度。将模型计算结果与炭质泥页岩等材料的排水三轴压缩试验结果进行对比发现,拟合效果较好,表明模型能准确描述炭质泥页岩的力学特性。 展开更多
关键词 炭质泥页岩 超固结黏土 β-屈服函数 统一硬化模型
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UH模型数值计算优化分析
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作者 张奎 姚仰平 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第2期546-552,共7页
数值计算是进行岩土工程问题分析的重要工具,将统一硬化(UH)模型准确、高效地应用于岩土工程数值计算具有重要价值。基于此,研究分析了UH模型在理论继承性、加卸载判断、等效思想应用等方面的优越性,开发了UH模型图形用户界面(GUI)组件... 数值计算是进行岩土工程问题分析的重要工具,将统一硬化(UH)模型准确、高效地应用于岩土工程数值计算具有重要价值。基于此,研究分析了UH模型在理论继承性、加卸载判断、等效思想应用等方面的优越性,开发了UH模型图形用户界面(GUI)组件和用户自定义材料(UMAT)子程序,进而将UH模型有效嵌入有限元软件,并通过应用切线刚度矩阵的对称化方法及低压应力变换改进公式改进了数值计算的收敛性。将UH模型应用于地基荷载板试验模拟,发现UH模型计算所得荷载-沉降曲线与试验数据较为接近,体现了UH模型在地基变形计算中的可靠性。研究结果实现了UH模型数值计算功能的有效开发及计算方法的改进优化,对解决复杂岩土工程问题具有重要价值。 展开更多
关键词 数值计算 统一硬化模型 用户自定义材料 收敛性 地基承载力
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基于统一硬化参量的海洋K_(0)固结土动力本构模型
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作者 吴有平 伏亮明 +2 位作者 胡达 张靖 黎永索 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期213-219,共7页
为方便海洋工程中桩土相互作用计算,根据海洋K_(0)固结土体特性,对现有相关土体本构模型进行简化。在修正剑桥模型的基础上,基于热力学理论,选用耗散功作为硬化参量,结合原状土体的固结属性,推导了适用于黏土与砂土的统一硬化模型。在... 为方便海洋工程中桩土相互作用计算,根据海洋K_(0)固结土体特性,对现有相关土体本构模型进行简化。在修正剑桥模型的基础上,基于热力学理论,选用耗散功作为硬化参量,结合原状土体的固结属性,推导了适用于黏土与砂土的统一硬化模型。在此基础上,通过采用旋转硬化与等向硬化相结合的硬化理论来表征K_(0)固结土在循环荷载作用下的硬化规律,同时引入屈服面收缩参数Θ来描述循环荷载加载过程中土体屈服面的演化特性,进而建立了循环荷载下海洋K_(0)固结土体统一硬化模型。为验证本文提出的本构模型的合理性,开展了2个案例的对比研究,研究结果表明:新提出的统一硬化模型的计算值与实测值吻合,选用的计算参数少且物理意义明确。 展开更多
关键词 循环荷载 海洋K_(0)固结土 统一硬化模型 耗散功
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基于考虑时间效应UH模型的一维固结分析 被引量:14
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作者 胡晶 姚仰平 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1492-1498,共7页
结合考虑时间效应的统一硬化(UH)模型得到一维固结下土的一维应力-应变关系,以此建立一维固结控制微分方程,可以统一考虑土的主、次固结变形.采用差分方法对单面排水固结问题进行了分析,加载初期不透水层处存在有效应力减小的松弛现象,... 结合考虑时间效应的统一硬化(UH)模型得到一维固结下土的一维应力-应变关系,以此建立一维固结控制微分方程,可以统一考虑土的主、次固结变形.采用差分方法对单面排水固结问题进行了分析,加载初期不透水层处存在有效应力减小的松弛现象,推导了不透水层处有效应力随时间减小的公式并进行分析.随后,采用数值方法分析了次固结系数、超固结度、压缩回弹系数等因素对固结的影响规律,分析结果也验证了所得公式的结论.此外,通过室内试验对控制方程预测规律进行了验证分析.当主固结基本完成后,变形主要由次固结产生,基于这个条件推导了平均固结度与时间的关系,该公式可以用于计算固结基本完成需要的时间. 展开更多
关键词 统一硬化(UH)模型 蠕变 固结度 沉降变形 孔压
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基于分段线性化模型的一维流变固结分析 被引量:7
10
作者 刘忠玉 张家超 +1 位作者 夏洋洋 朱新牧 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期640-647,共8页
为进一步认识饱和软黏土的黏滞效应对其一维固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型来描述其变形的弹黏塑性,从而改进了一维分段线性化(CS2)固结模型.通过与已有研究成果的对比,证明了UH本构模型以及修正后CS2模型的有... 为进一步认识饱和软黏土的黏滞效应对其一维固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型来描述其变形的弹黏塑性,从而改进了一维分段线性化(CS2)固结模型.通过与已有研究成果的对比,证明了UH本构模型以及修正后CS2模型的有效性.在此基础上,探讨UH本构模型参数对固结进程的影响.数值分析表明,饱和软黏土的黏滞效应使得靠近不排水面处的土体在加载初期出现了超孔隙水压力升高的现象,随后减缓了加载中后期地基超孔隙水压力的整体消散,增大了地基的沉降量.同时,随着回弹指数和初始超固结参数的增大,上述流变固结特性更加明显. 展开更多
关键词 饱和软黏土 流变固结 统一硬化本构模型 分段线性化 超孔隙水压力 沉降
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特殊应力路径下岸坡饱和土体变形特性模拟 被引量:3
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作者 陈勇 杨迎 曹玲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期672-677,684,共7页
库岸边坡土体受到库水位涨落的周期性影响,其受力过程可描述为在前期固结压力范围内有效应力的多次循环加、卸载过程。通过室内应力路径三轴试验模拟土体孔隙水压力的循环加、卸载,并通过对统一硬化模型的扩展和加、卸载准则的修正,来... 库岸边坡土体受到库水位涨落的周期性影响,其受力过程可描述为在前期固结压力范围内有效应力的多次循环加、卸载过程。通过室内应力路径三轴试验模拟土体孔隙水压力的循环加、卸载,并通过对统一硬化模型的扩展和加、卸载准则的修正,来预测土体的变形发展规律,研究结果表明:循环加、卸载过程中,土体的体积变形呈周期性弹性变化,剪应变呈螺旋上升趋势且增幅随循环次数逐渐减小;卸围压屈服阶段,土体变形呈现体积膨胀的剪胀特征和剪应变增幅加快的脆变趋势,且土体剪切变形在6%左右时即出现实测孔压骤减和峰值强度点;建立压缩曲线系数与加、卸载次数的关系,并修正超固结土的加、卸载准则,扩展后的统一硬化模型能够较好地预测特殊应力路径下岸坡饱和土体的变形特性。 展开更多
关键词 循环加卸载 应力路径 统一硬化模型 加卸载准则
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山区机场高填方地基变形分析 被引量:7
12
作者 冯兴 姚仰平 +1 位作者 李汝宁 张献民 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2013-2023,共11页
目前山区机场大量采用高填方工程,高填方地基沉降变形问题是个亟待解决的重要问题。首先,基于统一硬化(UH)模型,通过研究含石量与内摩擦角和黏聚力的关系,并基于扩展SMP准则和变换应力,将含石量引入到UH模型中,建立了考虑含石量的UH模型... 目前山区机场大量采用高填方工程,高填方地基沉降变形问题是个亟待解决的重要问题。首先,基于统一硬化(UH)模型,通过研究含石量与内摩擦角和黏聚力的关系,并基于扩展SMP准则和变换应力,将含石量引入到UH模型中,建立了考虑含石量的UH模型;应用当前屈服面与平均主应力轴交点的变化规律作为考虑含石量UH模型加卸载的判断准则,实现了硬化和软化的统一考虑;采用半隐式回映应力更新算法,将加卸载判断准则应用到应力更新算法中,实现了考虑含石量UH模型的有限元应用。其次,应用考虑含石量UH模型的有限元程序,对土石混合料的大型三轴试验进行了计算分析,计算结果和实测结果进行对比,验证了有限元程序的有效性。最后,应用考虑含石量UH模型的有限元程序,对山区机场高填方地基进行了三维有限元分析,得到了地基沉降监测点的竖向位移随时间的变化曲线,并与不考虑含石量UH模型、修正剑桥(MCC)模型计算得到的曲线及工程实测数据进行了比较,得到了高填方地基的竖向位移云图、侧向位移云图、孔隙水压力云图和超静孔隙水压力随时间的变化曲线,从而得到了机场高填方地基的位移和超静孔隙水压力变化规律,说明了考虑含石量UH模型在分析山区机场高填方地基变形方面的合理性。 展开更多
关键词 统一硬化(UH)模型 含石量 有限元 高填方 地基变形
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